Muuttaako metallin 3D-tulostuksen jälkikäsittely-osien suorituskykyä?

1. Lämpökäsittely: "suorituskykymoottori" mikrorakenteen ohjaamiseen
Metallin 3D-tulostusprosessin aikana tapahtuva nopea lämpeneminen ja jäähtyminen luo materiaaliin epätasapainoisia rakenteita, kuten karkeita pylväskiteitä ja jäännösausteniittia. Nämä voivat tehdä osista heikompia, vähemmän kestäviä ja vähemmän kestäviä väsymiselle. Kuumennuslämpötilaa, pitoaikaa ja jäähdytysnopeutta hallitsemalla huolellisesti lämpökäsittely voi parantaa suorituskykyä seuraavilla tavoilla:

Jäännösstressin lievitys
Kun materiaali kutistuu epätasaisesti painatuksen aikana, se voi aiheuttaa komponentin sisällä jäännösjännityksiä, jotka ovat jopa 50-70 % materiaalin myötörajasta. Tämä voi aiheuttaa osan taipumisen ja särkymisen. Hehkutushoito, jossa materiaalia pidetään 500–700 asteessa 2–4 ​​tuntia ja sen jälkeen annetaan jäähtyä hitaasti, voi alentaa jäännösjännitystä yli 80 %. Eräs autoteollisuuden muottiyritys käytti 3D-painetun muottiteräksen hehkutuskäsittelyä, mikä pidensi muotin käyttöikää 50 000 - 200 000 kertaa ja vähensi vääristymien määrää 90 %.
Organisaation yhtenäistäminen ja viljan jalostaminen
Karkaisu- ja karkaisuprosessi voi hajottaa karkeita pylväskiteitä ja muodostaa yhtenäisen martensiittisen rakenteen. Karkaisun (jäähdytys vedessä 1050 asteessa) ja karkaisun (ilmajäähdytys 650 asteessa) jälkeen 316L ruostumattoman teräksen vetolujuus nousi 680 MPa:sta 920 MPa:iin ja venymä laski 40 %:sta 25 %:iin. Isotropia parani kuitenkin paljon, mitä ilmailun rakenneosat tarvitsevat.
Tee siitä tiheämpi
Hot isostatic pressing (HIP) -tekniikka käyttää korkeaa lämpötilaa ja korkeaa painetta (1000–1200 astetta, 100–200 MPa) materiaalien muodon muuttamiseen ja niiden sisähuokosten sulkemiseen. Lääketieteellisten laitteiden yritys käytti HIP-käsittelyä titaaniseoksesta valmistettujen lonkkaproteesien 3D-tulostukseen. Tämän ansiosta tiheys nousi 98 %:sta yli 99,9 %:iin ja väsymiskesto 10-kertaisesta 10-kertaiseen, mikä täytti kansainväliset standardit.
2. Pintakäsittely: hyppy "toiminnallisesta korjauksesta" "suorituskyvyn parantamiseen"
Metalliin 3D-tulostuksella valmistettujen osien pinnoilla on usein kerrosviivoja, purseita ja mikrohalkeamia. Nämä eivät ainoastaan ​​tee niistä näyttävät huonoilta, vaan tekevät niistä myös vähemmän kestäviä korroosiota ja kulumista vastaan. Pintakäsittely voi parantaa suorituskykyä fysikaalisin, kemiallisin tai mekaanisin keinoin seuraavilla tavoilla:

Parantaa korroosionkestävyyttä
Anodisointi, kemiallinen pinnoitus ja galvanointi voivat kaikki tarjota paksun suojakerroksen esineiden pinnalle. Esimerkiksi anodisoiva alumiiniseos muodostaa pintaan 10–20 μm alumiinioksidikalvon. Tämä tekee metalliseoksesta kestävämmän suolasumukorroosiota vastaan ​​240 tunnista 2000 tuntiin, mitä merenkulkutekniikka tarvitsee.
Parempi kulutuskestävyys
Kemiallinen kovakromipinnoitus voi laittaa kromipinnoitteen osien pinnalle, joka on jopa 50 μm paksu ja jonka kovuus on HV1000 tai korkeampi. Eräs energiayritys on kolminkertaistanut 3D--tulostettujen ruostumattomasta teräksestä valmistettujen pumppurunkojen kulumiskestävyyden ja pidentänyt huoltojaksoa kolmesta kuukaudesta kahteentoista kuukauteen tämän tekniikan käyttöönoton jälkeen.
Pinnan laadun parantaminen
Voit päästä eroon pinnan karkeista kohdista hiekkapuhalluksella, kiillottamalla tai hiomalla. Tietty ilmailu- ja avaruusalan yritys käyttää viisi-akselista nivelkoneistuskeskusta 3D--tulostettujen titaaniseoksesta valmistettujen kiinnikkeiden tarkkaan käsittelyyn. Tämä pitää liitospinnan mittatoleranssin välillä ± 0,3 mm ja ± 0,02 mm ja alentaa pinnan karheutta Ra10 μm:stä Ra0,8 μm:iin, mikä on mitä tarkkuuskokoonpanoon tarvitaan.
3 Yhdistelmä-jälkikäsittely: suuri edistysaskel suorituskyvyssä useiden teknologioiden yhteiskäytön ansiosta
Yksittäis{0}}jälkikäsittelytekniikka ei yleensä vastaa huippuluokan valmistuksen tiukkoja-tarpeita. Komposiittiprosessit sen sijaan kaksinkertaistavat suorituskyvyn pinoamistekniikoiden ansiosta.

HIP ja lämpökäsittely
Tietty lentokoneyritys käyttää "HIP+solution hehkutus" -komposiittiprosessia 3D-tulostettujen nikkeli-pohjaisten korkean lämpötilan-seosturbiinilevyjen valmistukseen. Tämä prosessi tekee kiekoista 99,95 % tiheitä, nostaa niiden vetolujuuden 1200 MPa:iin, poistaa prosessointijännityksen ja parantaa niiden mittapysyvyyttä 50 %.
Pinnoitus ja pinnan vaihto
Tietty autonosia valmistava yritys on työskennellyt 3D-painettujen alumiiniseosmäntien parissa käyttämällä "laserpinnoitus+keraaminen pinnoite" -tekniikkaa. Tämä on tehnyt pinnasta kovemman (HV800:aan) ja parantanut mäntien kykyä kestää korkeita lämpötiloja 200 astetta, mitä moottorit tarvitsevat.
Additiivinen valmistus ja vähennyskäsittely
Lääkinnällisiä laitteita valmistava yritys käyttää tuotteidensa valmistukseen "3D-tulostuksen ja CNC-tarkkuuskoneistuksen" yhdistelmää. Ensinnäkin 3D-tulostus tekee nopeasti monimutkaisia ​​rakenteita. Sitten viiden-akselin työstökeskus saavuttaa Ra0,4 μm:n pintatarkkuuden, mikä alentaa luukynsi-implanttien ja luulevyn vääntömomentin vaihteluväliä ± 15 %:sta ± 5 %:iin.
4. Teollisuuden normit ja standardit: laadun "mitta" käsittelyn jälkeen
Jälkikäsittelyn{0}}standardointi on ollut tärkeintä, jotta voidaan varmistaa, että metallin 3D-tulostustekniikka toimii hyvin. Syyskuussa 2025 voimaan tulleet kolme kansallista standardia, kuten "Metallijauhekerroksen sulamismuovausosien pintarakenteen mittaus- ja karakterisointimenetelmät lisäainevalmistuksessa", asettavat tietyt numerot tärkeille tekijöille, kuten pinnan karheudelle ja huokoisuudelle. Tämä sai yritykset siirtymään "kokemukseen perustuvasta-" data-pohjaiseen jälkikäsittelyn hallintaan. Esimerkiksi yksi yritys perusti online-tunnistusjärjestelmän pitämään silmällä pinnan karheutta heti hiekkapuhalluksen jälkeen, mikä nosti tuotteen kelpoisuusasteen 85 prosentista 98 ​​prosenttiin.