Mitä ongelmia metallin 3D-tulostetuilla osilla on, jos jälkikäsittelyä ei tehdä?

1. Pintavirheet: ketjureaktio "karheudesta" "toiminnalliseen epäonnistumiseen".
Metalliseilla 3D-tulostetuilla esineillä on yleensä aluksi huono pinnanlaatu, ja niihin liittyy suuria ongelmia, kuten kerrostuminen, purseet ja huokoisuus. Esimerkiksi SLM (Selective Laser Melting) -prosessi pinoaa kerroksia päällekkäin osien valmistamiseksi. Tämä luo suuren "askelvaikutelman" kappaleen pintaan, mikä tekee siitä karheamman kuin tavallinen koneistus, jonka karheus (Ra-arvo) on 10-20 mikronia, mikä on paljon suurempi kuin perinteisen koneistuksen 0,8-3,2 mikronia. Tämä karkea pinta ei vain muuta asioiden ulkoasua, vaan se aiheuttaa myös useita toiminnallisia ongelmia:

Jännityskeskittymä ja murtuman alkaminen: Pintavauriot voivat luoda jännityskeskittymiä, mikä nopeuttaa halkeamien leviämistä materiaalia kuormitettaessa tai kuumennettaessa. Esimerkiksi ennen hiekkapuhallusta tietyn lentokoneen moottorin turbiinin siiven väsymisikä on vain 30 % siitä, mitä sen pitäisi olla. Hiekkapuhalluksen jälkeen väsymisikä nousee yli 90 %.
Vähemmän korroosionkestävyyttä: Karkea pinta helpottaa syövyttävien materiaalien pääsyä läpi. Esimerkiksi kiillottamattomat 316L ruostumattomasta teräksestä valmistetut osat osoittivat korroosion merkkejä 24 tunnin sisällä suolasumutestauksesta. Kuitenkin elektrolyyttisen kiillotuksen jälkeen osat kestivät korroosiota yli 500 tuntia.
Suurempi kitkakerroin: Kun kaksi pintaa koskettavat toisiaan ja liukuvat toisiaan vasten, pinnan karheus vaikuttaa suoraan kitkan toimivuuteen. Kun tietyn auton vaihteiston akselin osia ei työstetty ultratarkasti, kitkakerroin nousi 0,15:een, mikä tarkoitti energiankulutuksen nousemista 12 %. Ultratarkkuustyöstön jälkeen kitkakerroin laski arvoon 0,03 ja energiankulutus suunnitteluarvoon.
2, 2, sisäiset viat: "Piilotettu tappaja" "katastrofaaliseen epäonnistumiseen", piilotettu kriisi
Metallin 3D-tulostusprosessin aikana lämpöjännitys ja jauheen ja metallin välinen fuusio voi aiheuttaa ongelmia, kuten sisäistä huokoisuutta ja halkeamia. Jos näitä puutteita ei korjata jälkikäsittelyn aikana, ne tekevät osista erittäin epäluotettavia.

Liian paljon huokoisuutta: Tutkimuksessa havaittiin, että Ti-6Al-4V-osien, joita ei ole kuumaisostaattisesti puristettu (HIP), huokoisuus voi olla 0,5–1 %. HIP-käsittelyn jälkeen huokoisuus voidaan vähentää alle 0,01 %:iin. Suuri huokoisuus voi tehdä osan vähemmän tiheäksi, mikä tekee siitä todennäköisemmin rikkoutumisen, kun se on dynaamisen kuormituksen alaisena.
Jäännösjännitys on hallitsematon: Tulostuksen aikana osalle voi muodostua jäännösjännitystä, jos se lämpenee ja jäähtyy nopeasti. Yhdessä muottien valmistustilanteessa osat, jotka eivät olleet jännittyneitä-poistuivat ennen käyttöä, vääntyivät ja muuttivat muotoaan, mikä tarkoitti, että muotti piti heittää pois. Hehkutuksen jälkeen osien mittastabiilisuus parani 90 %.
Organisaatio, joka ei ole tasainen: Jauhepetisulatusprosessi saattaa aiheuttaa rakeiden koon vaihtelun osan eri osissa. Paikallinen raekoko saavutti 100 mikronia, kun tiettyä osaa lentokoneen rakenteesta ei käsitelty liuoksella. Mutta liuoskäsittelyn jälkeen raekoko muuttui tasaiseksi, 20-30 mikronia ja väsymiskestävyys kasvoi kolme kertaa.
3. Suorituskyvyn heikkeneminen: suorituskyvyn ero "suunnittelun vaatimustenmukaisuuden" ja "todellisen vian" välillä
Vaikka osien geometriset mitat täyttävät suunnittelukriteerit, niiden mekaaninen suorituskyky voi silti olla selvästi odotettua alhaisempi, jos jälkikäsittelyä ei suoriteta:{0}}

Tutkimuksessa tarkasteltiin käsittelemättömiä ja lämpökäsiteltyjä{0}}316 litran ruostumattomasta teräksestä valmistettuja osia. Se havaitsi, että käsittelemättömien osien vetolujuus oli suunnitteluarvolla, mutta venymä oli vain 60 % suunnitteluarvosta. Lämpökäsittelyn jälkeen venymä palasi suunnitteluarvoon.
Kovuus ei ole jakautunut tasaisesti: Direct Energy Deposition (DED) -tekniikalla valmistetuilla osilla on yleensä kovuusgradientteja. Tietyn muottipalan pintakovuus oli vain 35HRC ennen typpikäsittelyä, mutta se nousi käsittelyn jälkeen 58HRC:hen ja kulutuskestävyys nousi 5-kertaiseksi.
Ei tarpeeksi lämpöstabiilisuutta: Korkeassa{0}}lämpötilassa oleva metalliseososa, jota ei ollut vanhentunut, menetti 20 % kovuudestaan ​​100 tunnin työskentelyn jälkeen 650 asteessa. Mutta ikääntymiskäsittelyn jälkeen kovuuden säilyvyysprosentti nousi yli 95%.
4. Taloudelliset kustannukset: kustannukset, jotka eivät ole hallinnassa, "osittaisesta uudelleenkäsittelystä" "täydelliseen sulkemiseen".
Jälkikäsittelyn jättäminen{0}}paitsi heikentää osien toimintaa, vaan sillä on myös ketjureaktio talouteen:

Remontin kustannukset ovat nousseet paljon. Eräs autonosien valmistaja heitti pois kokonaisen erän osia, koska he eivät suorittaneet mitään jälkikäsittelyä-, ja korjauskustannukset olivat 35 % tilauksen kokonaisarvosta. Mutta jos -tuhoamaton testaus ja korjaus tehdään heti tulostamisen jälkeen, kustannukset voidaan pitää 5 %:ssa.
Pidempi tuotantosykli: Koska tietty ilmailun rakenneosa ei saanut tarvitsemaansa jännityksenpoistokäsittelyä, se vääntyi asennuksen aikana. Tämä aiheutti koko tuotantolinjan sulkemisen kahdeksi viikoksi, mikä maksoi yritykselle 2 miljoonaa dollaria.
Brändin maine on vahingoittunut: lääketieteellisten implanttien valmistajan epäonnistuminen kiillottamassa tuotteidensa pintaa johti 15 %:n kasvuun takaisinvetojen määrässä, 25 %:n asiakkaiden menetyksiin ja mittaamattomaan tuotemerkin arvon menettämiseen.