Metallin 3D Printing Post-Prosessointi verrattuna: mikä viimeistelymenetelmä sopii sinulle?

Osa näytti täydelliseltä, kun se saapui - puhtaat pinnat, tarkat ulkomitat ja valmiina koottavaksi. Kolme päivää myöhemmin, toimintatestauksen aikana, se halkeili kohtuullisessa kuormituksessa. Vika ei johtunut huonosta suunnittelusta tai tulostusvirheistä. Se tapahtui, koska kriittiset jälkikäsittelyvaiheet, kuten stressin lievittäminen, ohitettiin "ajan säästämiseksi".

Toisessa tapauksessa asiakas maksoi palkkion HIP:stä prototyyppiosista, jotka tarvitsivat vain toiminnallisen perustestauksen - lisäten budjettiin 40 % ilman mitattavaa hyötyä.

Metallisella 3D-tulostuksella saat osan. Jälki-käsittely tuottaa osan, joka todella toimii - niin kauan kuin on tarpeen. Mutta koska käytettävissä on niin monia vaihtoehtoja, mistä tiedät, mitkä osasi todella tarvitsevat - ja mistä maksat tarpeettomasti?

Miksi jälkikäsittely-ei ole valinnainen metalli-3D-tulostuksessa?

Se, mitä tulostimesta tulee, on vasta alkua

Koska-rakennetut metalliset 3D-tulostetut osat aiheuttavat tyypillisesti useita haasteita:

Pinnan karheus Ra 6–20 µm (paljon yli useimpien käyttövaatimusten)

Suuret jäännösjännitykset (400–600 MPa 316L SLM-osissa)

Sisäinen huokoisuus 0,1–2 %

Anisotropia (Z-suunnan voimakkuus usein 15–30 % pienempi kuin XY)

Tukirakenteet, jotka on poistettava

Lyhyesti sanottuna lähes 100 % metallisista 3D-tulostetuista osista vaatii ainakin joidenkin metallisten 3D-tulostusosien jälkikäsittelyn, jotta ne tulevat käyttökelpoisiksi. Siksi metallin 3D-tulostuksen jälkikäsittely on yksi yleisimmistä asiakkaidemme kysymyksistä.

Postauksen{0}}välittämisen piilokustannukset

Kriittisten vaiheiden, kuten stressin lievittämisen, ohittaminen johtaa usein osien epäonnistumiseen testauksessa tai huollossa. Kokemuksemme mukaan tuloksena oleva uudelleenkäsittely, takaisinkutsut tai viivästyt projektit voivat maksaa 5–10 kertaa enemmän kuin jälkikäsittelyn suorittaminen oikein ensimmäisellä kerralla. Esimerkiksi käsittelemättömien SLM-titaaniosien väsymisikä on yleensä 30–50 % pienempi kuin asianmukaisesti käsitellyillä osilla. Jokainen kokenut metallin 3D-tulostustehtaan täyden jälkikäsittelykumppani kertoo sinulle saman asian: jälkikäsittelyn väliin -jättäminen on lähes aina korkeampi kuin sen suorittaminen heti etukäteen.

Miten ajatella postauksen-käsittelyä

Jälkikäsittelypäätösten- tulisi perustua neljään avaintekijään: loppu{{1}käyttöön (näyttö, toimintatesti tai sertifioitu tuotanto), materiaali, alan määräykset ja budjetti/toimitusaika.

Taulukko 1: Kuten-rakennettu metalli 3D-tulostus Tyypilliset ongelmat, jotka edellyttävät jälkikäsittelyä-

Jälki-Käsittelymenetelmä - Stressin lievitys ja lämpökäsittely

Mikä se on ja miksi se on yleensä ensimmäinen askel

Stressinpoistoon kuuluu osan kuumentaminen tiettyyn lämpötilaan, jotta sisäiset jännitykset rentoutuvat. Se on yleisin ja perustavin{1}}jälkikäsittelyvaihe.

Tyypilliset parametrit:

316L ruostumaton teräs: 650 astetta / 2 tuntia / uunin viileä

Ti-6Al-4V: 730 astetta / 2 tuntia / argonsuojattu

AlSi10Mg: T6-käsittely (liuos + vanhentaminen)

Vaikutuksia ovat 50–80 % jäännösjännityksen väheneminen ja 50–100 % venymän paraneminen.

Kun lämpökäsittely yksin riittää

Se riittää yleensä teollisiin toiminnallisiin osiin,3D-painetut autojen metalliosatja yleiset mekaaniset komponentit. Se ei useinkaan riitä ilmailu- ja avaruussertifioituihin tai lääketieteellisiin implantin osiin, jotka tyypillisesti vaativat HIP:n.

Yleiset lämpökäsittelyvirheet, jotka pilaavat osan

Alumiiniseosten ylikuumeneminen, mikä aiheuttaa rakeiden karkenemista ja lujuuden menetystä (jopa 15–25 % pudotus).

Liian-nopea jäähdytys, mikä luo uusia lämpöjännitystä.

Inerttikaasusuojan puute titaanista, mikä johtaa pinnan hapettumiseen.

Yhdessä tukemassamme autoteollisuuden prototyyppiprojektissa AlSi10Mg:n väärät jäähdytysnopeudet johtivat odottamattomiin vääristymiin, jotka vaativat täyden uudelleenpainoksen.

Jälki-Käsittelytapa - Kuumaisstaattinen puristus (HIP)

Mitä HIP:tä tuo lämpökäsittely ei voi

HIP käyttää samanaikaisesti korkeaa lämpötilaa (1000–1200 astetta) ja isostaattista painetta (100–200 MPa) sisäisten onteloiden kokoamiseksi. Huokoisuus putoaa 0,5–2 prosentista lähes nollaan, ja väsymisikä paranee usein 2–4 kertaa. HIP-käsitellyllä Ti-6Al-4V:llä on yleensä ~35 % suurempi väsymislujuus.

Kuka tarvitsee HIP:tä ja kuka ei

HIP on välttämätön ilmailun perusrakenteille, lääketieteellisille implanteille ja korkeapaineisille{0}}komponenteille. Se on yleensä tarpeeton visuaalisille prototyypeille tai ei--kriittisille toiminnallisille osille.

HIP-kustannusten ja toimitusajan todellisuuden tarkistus

HIP lisää tyypillisesti 30–60 % kustannuksia ja 3–7 päivän toimitusaikaa peruslämpökäsittelyyn verrattuna. Pieni mittakutistuminen (0,1–0,3 %) on huomioitava suunnittelussa.

Taulukko 2: Stressin lievitys vs. Full Anneal vs. HIP -pikavertailu

Jälki-käsittelymenetelmä- CNC-työstö metallin 3D-tulostuksen jälkeen

Miksi 3D-tulostus ja CNC-työstö ovat parempia yhdessä kuin erikseen?

CNC-koneistuksessa metallin 3D-tulostuksen jälkeen yhdistyvät molempien maailmojen parhaat puolet: lisäaine monimutkaisille sisäisille ominaisuuksille ja vähennysaine erittäin-tarkkuusliittyville pinnoille. Se voi parantaa kriittisiä mittoja ±0,1–0,2 mm:stä (tulostettuna) ±0,01–0,05 mm:iin.

Mitkä pinnat yleensä tarvitsevat CNC:tä tulostuksen jälkeen

Keskity CNC:hen kierteisiin, tiivistyspintoihin, laakerien porauksiin ja tarkkoihin paikannusominaisuuksiin. Suunnittele näillä alueilla 0,3–0,5 mm:n työstövaralla.

Suunnittele CNC{0}}After-Print What to Think About Prefront

Ilmoita aina toimittajallesi, mitkä pinnat ovat toiminnallisia vai kosmeettisia. Tämä muuttaa sekä tulostusstrategiaa että{1}}jälkikäsittelysuunnitelmaa.

Jälki-käsittelymenetelmä- Pinnan viimeistely (kiillotus, puhallus, sähkökiillotus)

Ruiskupuhallus - Universaali ensimmäinen askel pinnan valmistelussa

Lasihelmipuhallus poistaa kerrosviivoja ja luo tasaisen pohjan, pienentäen Ra:n 12–20 µm:stä 3–6 µm:iin samalla, kun se tarjoaa kevyen -kuilutuksen etuja.

Mekaaninen kiillotus - Näkyville pinnoille ja tiukoille Ra-vaatimuksille

Soveltuu esteettisille prototyypeille ja näkyville komponenteille. Saavutettavissa oleva Ra 0,2–1,6 µm.

Sähkökiillotus - Ammattimainen valinta lääketieteellisiin ja elintarvikkeisiin-laatuosat

Sähkökiillotus tuottaa tasaisen Ra:n 0,1–0,4 µm, poistaa mikro-jännityksen ja passivoi pinnan. Sitä tarvitaan usein lääketieteellisissä-kosketussovelluksissa.

Abrasive Flow Machining (AFM) - Ratkaisu sisäisille kanaville

AFM sopii erinomaisesti lämmönvaihtimien ja ilmailukomponenttien monimutkaisten sisäkanavien kiillotukseen.

Taulukko 3: Pintojen viimeistelymenetelmien vertailu metallista 3D-tulostetuille osille

Post{0}}käsittelytapa - Passivointi ja kemialliset käsittelyt

Passivointi poistaa vapaan raudan ja muodostaa suojaavan oksidikerroksen ruostumattomaan teräkseen, mikä parantaa merkittävästi korroosionkestävyyttä. Titaani- ja nikkeliseokset vaativat usein kemiallista puhdistusta oksidien poistamiseksi.

Jälki-Prosessointimenetelmä - Ruiskutus ja mekaaninen pinnan vahvistaminen

Ruiskutus tuo mukanaan hyödyllisiä puristusjännityksiä, jotka pidentävät väsymisikää. Se määritellään usein ilmailu- ja autoteollisuuden standardeissa. Laseriskukuoritus tarjoaa entistä syvempiä vaikutuksia kriittisiin komponentteihin.

Ota yhteyttä nyt

Toimialakohtaiset-julkaisun-käsittelyvaatimukset

Ilmailu ja puolustus

Vaatii jännityksenpoiston, HIP:tä primäärirakenteille, CNC:tä liitospinnoille ja täyden NDT:n. Yli 70 % ilmailun metallista AM-osista läpikäyvät HIP:n (Wohlersin raportti 2023).

Autoteollisuus

Prototyypit tarvitsevat tyypillisesti lämpökäsittelyn + CNC toiminnallisilla pinnoilla. Tuotantoosat voivat lisätä HIP:tä moottorin komponenteille.

Lääketieteelliset laitteet

Vaatii HIP-implanttien, sähkökiillotuksen + passivoinnin ja laajan validoinnin. Työssämme lääkintäasiakkaiden kanssa asianmukainen{2}}jälkikäsittely on ollut avainasemassa FDA- ja ISO 13485 -auditointien läpäisemisessä.

Kustannukset ja toimitusaika

Jälki{0}}käsittelyn osuus projektin kokonaiskustannuksista on yleensä 25–55 %. Läpinäkyvä metalli 3D-tulostusvalmistaja viimeistelyllä pilkkoo kustannuksia ja läpimenoaikoja vaiheittain.

Jälki-käsittely ei ole lisäys-Metallin 3D-tulostuspalvelu- Se on kriittinen vaihe, joka muuttaa painetun muodon luotettavaksi,-tehokkaaksi osaksi. Oikean yhdistelmän valinta voi merkitä eroa projektin onnistumisen ja kalliin epäonnistumisen välillä.

Seuraavaa varten3D-metallitulostus ilmailun osattai 3D Printed Automotive Metal Parts -projektissa, lähetä tiedostosi ja vaatimuksesi ilmaiseen DFM-arviointiin sekä täydellinen jälkikäsittelysuositus. Täysi-palvelutiimimme tarjoaa optimoituja, sertifioitavia tuloksia painosta valmiiseen osaan.

Viitteet

MarketsandMarkets 2024: Metal AM -markkinat ja integroitu{1}}jälkikäsittelyjärjestelmä, ennuste vuoteen 2028

Wohlersin raportti 2023: HIP:n käyttöaste ilmailun AM, NDT:n käyttötilastoissa

ASTM A967 / ASTM B912: Passivointi- ja sähkökiillotusstandardit

ASTM F{0}}: Metallikirurgisten implanttien pintakäsittelystandardi

AS9100D / NADCAP: Aerospace AM ja jälkikäsittelyn sertifiointivaatimukset

ISO 13485 / FDA 21 CFR Osa 820: Lääketieteellisten laitteiden valmistuksen-käsittelyn jälkeiset laatuvaatimukset

EOS GmbH / Trumpf Technical Papers: Rakennetun{0}}kiinteistötietojen ja jälkikäsittelyn-ohjeet