Metalna 3D ispisna post-obrada u usporedbi: koja je metoda završne obrade prava za vaš dio?

Dio je izgledao savršeno kad je stigao - čistih površina, točnih vanjskih dimenzija i spreman za sastavljanje. Tri dana kasnije, tijekom funkcionalnog testiranja, puknuo je pod umjerenim opterećenjem. Kvar nije uzrokovan lošim dizajnom ili tiskarskim pogreškama. To se dogodilo jer su kritični koraci nakon-obrade kao što je ublažavanje stresa preskočeni da bi se "uštedjelo vrijeme".

U drugom slučaju, klijent je platio premiju za HIP na dijelovima prototipa koji su trebali samo osnovno funkcionalno testiranje - dodajući 40% proračunu bez mjerljive koristi.

Metalni 3D ispis vam daje ulogu. Naknadnom-obradom dobivate dio koji zapravo radi - onoliko dugo koliko je potrebno. Ali s toliko dostupnih opcija, kako znati koje su vašem dijelu zapravo potrebne -, a koje nepotrebno plaćate?

Zašto naknadna-obrada nije izborna u metalnom 3D ispisu

Ono što izlazi iz pisača samo je početak

Kako-izgrađeni metalni 3D tiskani dijelovi obično pokazuju nekoliko izazova:

Hrapavost površine Ra 6–20 µm (daleko iznad većine zahtjeva primjene)

Visoka zaostala naprezanja (400–600 MPa u 316L SLM dijelovima)

Unutarnja poroznost 0,1–2%

Anizotropija (snaga Z-smjera često 15–30% niža od XY)

Potporne strukture koje se moraju ukloniti

Ukratko, gotovo 100% metalnih 3D printanih dijelova zahtijeva barem nešto naknadne obrade metalnih 3D printanih dijelova da bi postali upotrebljivi. Zbog toga je koja naknadna obrada potrebna za metalni 3D print jedno od najčešćih pitanja koje dobivamo od klijenata.

Skriveni trošak preskakanja post{0}}obrade

Preskakanje kritičnih koraka kao što je ublažavanje stresa često dovodi do djelomičnog kvara u testiranju ili servisu. Prema našem iskustvu, rezultirajuća ponovna obrada, opozivi ili odgođeni projekti mogu koštati 5–10 puta više od ispravne post{3}}obrade prvi put. Na primjer, neobrađeni dijelovi od SLM titana obično pokazuju 30-50% niži vijek trajanja od zamora u usporedbi s pravilno obrađenim. Svaki iskusni partner za potpunu naknadnu obradu u tvornici za 3D ispis metala reći će vam istu stvar: trošak preskakanja naknadne-obrade gotovo je uvijek veći nego ako to učinite odmah unaprijed.

Kako razmišljati o naknadnoj-obradi

Odluke-o naknadnoj obradi trebale bi se voditi prema četiri ključna čimbenika: krajnjoj-upotrebi (prikaz, funkcionalno testiranje ili certificirana proizvodnja), materijalu, industrijskim propisima i proračunu/vremenu isporuke.

Tablica 1: U-izgrađeni metalni 3D ispis Tipični problemi koji zahtijevaju naknadnu-obradu

Post-Metoda obrade - Ublažavanje stresa i toplinska obrada

Što je to i zašto je to obično prvi korak

Ublažavanje naprezanja uključuje zagrijavanje dijela na određenu temperaturu kako bi se omogućilo popuštanje unutarnjih naprezanja. To je najčešći i temeljni korak naknadne-obrade.

Tipični parametri:

Nehrđajući čelik 316L: 650 stupnjeva / 2 sata / hlađenje peći

Ti-6Al-4V: 730 stupnjeva / 2 sata / zaštićeno argonom

AlSi10Mg: tretman T6 (otopina + starenje)

Učinci uključuju 50-80% smanjenje zaostalog naprezanja i 50-100% poboljšanje istezanja.

Kada je dovoljna samo toplinska obrada

Obično je dovoljno za industrijske funkcionalne dijelove,3D ispisani automobilski metalni dijelovi, i opće mehaničke komponente. Često nije dovoljno za dijelove certificirane u zrakoplovstvu ili medicinske implantate, koji obično zahtijevaju HIP.

Uobičajene pogreške toplinske obrade koje uništavaju dio

Pregrijavanje aluminijskih legura, uzrokujući grubljenje zrna i gubitak čvrstoće (do 15–25% pada).

Pre-brzo hlađenje, stvarajući nova toplinska opterećenja.

Nedostatak zaštite od inertnog plina na titanu, što dovodi do površinske oksidacije.

U jednom projektu izrade prototipa automobila koji smo podržali, neodgovarajuće brzine hlađenja na AlSi10Mg dovele su do neočekivane distorzije koja je zahtijevala potpuni ponovni ispis.

Metoda naknadne-obrade - vruće izostatičko prešanje (HIP)

Što HIP radi, a toplinska obrada ne može

HIP istovremeno primjenjuje visoku temperaturu (1000–1200 stupnjeva) i izostatički tlak (100–200 MPa) kako bi urušio unutarnje šupljine. Poroznost pada s 0,5–2% na gotovo nulu, a vijek trajanja se često povećava 2–4 ​​puta. Ti-6Al-4V obrađen HIP-uobičajeno pokazuje ~35% veću čvrstoću na zamor.

Kome treba HIP, a kome ne

HIP je neophodan za primarne strukture zrakoplovstva, medicinske implantate i visoko{0}}komponente. Obično je nepotreban za vizualne prototipove ili ne-kritične funkcionalne dijelove.

Provjera realnosti HIP troškova i vremena isporuke

HIP obično povećava troškove od 30–60% i vrijeme isporuke od 3–7 dana u usporedbi s osnovnom toplinskom obradom. Neznatno dimenzionalno skupljanje (0,1–0,3%) mora se uzeti u obzir pri projektiranju.

Tablica 2: Ublažavanje stresa u odnosu na potpuno žarenje u odnosu na HIP brzu usporedbu

Naknadna-metoda obrade- CNC obrada nakon metalnog 3D ispisa

Zašto su 3D ispis i CNC obrada bolji zajedno nego odvojeno

CNC obrada nakon metalnog 3D ispisa kombinira najbolje od oba svijeta: aditivno za složene unutarnje značajke i subtraktivno za visoko-precizne spojne površine. Može poboljšati kritične dimenzije s ±0,1–0,2 mm (kako je -ispisano) na ±0,01–0,05 mm.

Koje površine obično trebaju CNC nakon ispisa

Usredotočite se na CNC na navoje, brtvene površine, provrte ležajeva i značajke preciznog lociranja. Dizajn s dodatkom za obradu od 0,3–0,5 mm na tim područjima.

Dizajn za CNC-Nakon-ispisa O čemu razmišljati unaprijed

Uvijek obavijestite svog dobavljača koje su površine funkcionalne, a ne kozmetičke. Ovo mijenja i strategiju ispisa i-plan naknadne obrade.

Naknadna-metoda obrade- dovršavanje površine (poliranje, pjeskarenje, elektropoliranje)

Pjeskarenje - Univerzalni prvi korak za pripremu površine

Pjeskarenje staklenim perlama uklanja linije slojeva i stvara jednoliku podlogu, smanjujući Ra s 12–20 µm na 3–6 µm, a istovremeno pruža prednosti laganog sačmarenja.

Mehaničko poliranje - za vidljive površine i stroge zahtjeve Ra

Prikladno za estetske prototipove i vidljive komponente. Ostvarivi Ra 0,2–1,6 µm.

Elektropoliranje - Profesionalni izbor za medicinske i prehrambene-dijelove

Elektropoliranje daje jednoliku Ra 0,1–0,4 µm, uklanja mikro-naprezanja i pasivizira površinu. Često je potreban za aplikacije u kontaktu s-medicinom i hranom.

Abrasive Flow Machining (AFM) - Rješenje za unutarnje kanale

AFM je idealan za poliranje složenih unutarnjih prolaza u izmjenjivačima topline i zrakoplovnim komponentama.

Tablica 3: Usporedba metoda završne obrade za metalne 3D tiskane dijelove

Metoda naknadne-obrade - Pasiviranje i kemijski tretmani

Pasivacija uklanja slobodno željezo i stvara zaštitni oksidni sloj na nehrđajućem čeliku, značajno poboljšavajući otpornost na koroziju. Legure titana i nikla često zahtijevaju kemijsko čišćenje kako bi se uklonili oksidi.

Naknadna-metoda obrade - sačmarenje i mehaničko površinsko ojačavanje

Sačmarenje uvodi korisna tlačna naprezanja koja poboljšavaju vijek trajanja od zamora. Često se navodi u standardima zrakoplovne i automobilske industrije. Lasersko struganje nudi još dublje učinke za kritične komponente.

Kontaktirajte odmah

Zahtjevi-specifične za-industriju nakon obrade

Zrakoplovstvo i obrana

Zahtijeva smanjenje naprezanja, HIP za primarne strukture, CNC na spojnim površinama i puni NDT. Preko 70% zrakoplovnih metalnih AM dijelova podvrgnuto je HIP-u (Wohlersovo izvješće 2023.).

Automobilizam

Prototipovi obično trebaju toplinsku obradu + CNC na funkcionalnim površinama. Proizvodni dijelovi mogu dodati HIP za komponente motora.

Medicinski uređaji

Zahtijeva HIP za implantate, elektropoliranje + pasiviranje i opsežnu validaciju. U našem radu s medicinskim klijentima, pravilna post-obrada bila je ključna za prolaz FDA i ISO 13485 revizija.

Trošak i vrijeme isporuke

Naknadna-obrada obično čini 25–55% ukupnih troškova projekta. Proizvođač prozirnog metalnog 3D ispisa s završnom obradom smanjit će troškove i vrijeme isporuke korak po korak.

Naknadna-obrada nije dodatak-zaUsluga 3D ispisa metala- to je ključni korak koji transformira ispisani oblik u pouzdan,-dio s visokim učinkom. Odabir prave kombinacije može značiti razliku između uspjeha projekta i skupog neuspjeha.

Za vaš sljedeći3D metalni ispis zrakoplovnih dijelovaili projekt 3D tiskanih automobilskih metalnih dijelova, pošaljite svoje datoteke i zahtjeve za besplatnu DFM recenziju s cjelovitom preporukom -obrade. Naš-tim za punu uslugu pruža optimizirane rezultate koji se mogu potvrditi od tiska do gotovog dijela.

Reference

MarketsandMarkets 2024: Metal AM tržište i integrirani post{1}}sustav obrade predviđaju se do 2028.

Wohlersovo izvješće 2023.: Stopa usvajanja HIP-a u zrakoplovstvu AM, statistika korištenja NDT-a

ASTM A967 / ASTM B912: Standardi za pasiviranje i elektropoliranje

ASTM F86: Standard površinske obrade za metalne kirurške implantate

AS9100D / NADCAP: Zahtjevi certificiranja za AM i naknadnu-obradu

ISO 13485 / FDA 21 CFR dio 820: Zahtjevi za kvalitetom post-obrade proizvodnje medicinskih uređaja

Tehnički dokumenti EOS GmbH / Trumpf: podaci o-izgrađenim svojstvima i smjernice za-naknadnu obradu