Običajne metode naknadne-obdelave in končne obdelave kovinskih 3D-natisnjenih delov

Kovinski 3D natisnjeni deli redko zapustijo gradbeno komoro v končnem uporabnem stanju. Ker-tiskane površine običajno vsebujejo vidne črte slojev, sintrane ali delno staljene praškaste delce in podpirajo-strukturne sledi, ki jih je treba obravnavati, preden je del pripravljen za funkcionalno uporabo, sestavljanje ali estetsko predstavitev. Običajne metode končne obdelave kovinskih 3D-natisnjenih delov vključujejo ročno brušenje, peskanje, vrtenje, vibracijsko/centrifugalno brušenje, obdelavo z abrazivnim tokom (ekstrudirano honanje), galvansko obdelavo in elektropoliranje ter natančno obdelavo, brušenje in EDM (obdelava z električnim praznjenjem). Posebnosti vsake metode so opisane spodaj.

Pri brušenju se uporabljajo orodja, kot so brusni papir in pile, za mehansko brušenje površine dela neposredno z roko in lahko znatno izboljša hrapavost površine. Pri brušenih delih se lahko površina izboljša za faktor tri do pet, metoda pa je še posebej učinkovita pri odstranjevanju linij plasti, ostrih robov in drugih lokaliziranih površinskih napak, ki so ostale po postopku tiskanja. Ročno brušenje je prilagodljivo - operater lahko osredotoči pozornost natanko tam, kjer je potrebno, in dela okrog zapletene geometrije, ki jo avtomatizirani procesi morda težko dosežejo -, vendar je sorazmerno delovno-zahtevno in počasno. Zaradi tega je običajno najprimernejši za majhne proizvodne serije ali za ciljno, lokalizirano končno obdelavo posebnih značilnosti dela, namesto za splošno obdelavo celotne proizvodne serije.

Peskanje uporablja stisnjen zrak za poganjanje abrazivnega medija - aluminijevega oksida, kroglic iz nerjavečega jekla ali steklenih kroglic, med drugimi možnostmi - na površino dela pri visoki hitrosti, kar proizvede enakomerno mat ali sijajno površino, odvisno od izbranega medija. Njegove prednosti vključujejo:

Hitro odstranjevanje površinskih prask in sledi orodja, ki so ostale po procesu gradnje;

Brez sprememb dimenzijske natančnosti dela, pri čemer je obdelava običajno končana v le nekaj minutah;

Nastavljiva intenzivnost obdelave z nadzorom zračnega tlaka - nižji tlak lahko uporabite za spreminjanje barve in videza površine, medtem ko višji pritisk omogoča odstranjevanje robov z ostrih robov in majhnih izboklin.

Peskanje je zelo primerno za serijsko obdelavo delov s kompleksno geometrijo, saj lahko vzorec pršenja seže v vdolbine in okrog kontur, do katerih bi bilo težko dostopati s togimi abrazivnimi orodji, zaradi česar je ena bolj vsestranskih in široko uporabljenih metod končne obdelave kovinskih delov AM.

Vrtanje postavi dele skupaj z abrazivnim medijem -, kot je keramični medij ali jekleni medij -, znotraj vrtečega se bobna ali soda, kjer mehansko trenje med deli in medijem sčasoma zgladi površino. Glavne značilnosti te metode vključujejo:

Najbolj primeren je za dele z razmeroma preprosto geometrijo, kot so valjaste ali blok{0}}oblikovane komponente, kjer lahko prevračanje ustvari dosleden stik po površini;

Več delov je mogoče obdelovati hkrati, kar daje metodi razmeroma visoko zmogljivost za serijsko končno obdelavo;

Njegova učinkovitost na notranjih površinah ali zapletenih strukturah je omejena, saj vrtljivi mediji morda ne bodo mogli doseči notranjih kanalov, globokih vdolbin ali zapletenih mrežnih struktur -, kar je prava omejitev glede na to, kako pogosto se kovinski AM uporablja za izdelavo takšnih notranjih geometrij.

Vibracijsko in centrifugalno brušenje uporablja centrifugalne diske ali cilindrične sisteme, v katerih centrifugalna sila poganja abrazivne medije ob površino dela, da zagotovi visoko-energijsko in-končno obdelavo. Njegove glavne prednosti vključujejo:

Hitro odstranjevanje materiala, zaradi česar je zelo primeren za poliranje, odstranjevanje robov in-zaokroževanje robov;

Primernost za serijsko obdelavo majhnih delov, čeprav ima vključena specializirana oprema sorazmerno višje stroške kot enostavnejše metode, kot sta brušenje ali vrtanje.

Ker proces koncentrira energijo intenzivneje kot standardno vrtanje, lahko doseže v nekaj minutah tisto, kar bi običajno vrtanje lahko doseglo ure, zaradi česar je privlačen za proizvodna okolja, kjer je pretok pomemben prav tako kot kakovost površine.

Strojna obdelava z abrazivnim tokom, znana tudi kot ekstrudirano honanje, uporablja hidravlični bat za potiskanje viskoznega abrazivnega medija -, obremenjenega s finimi abrazivnimi delci - naprej in nazaj skozi notranje površine obdelovanca, kot so luknje, kanali ali votline, s čimer se doseže natančno oblikovanje od znotraj navzven. Značilnosti te metode vključujejo:

Natančen nadzor nad geometrijo notranje površine, zmožen oblikovanja doslednih radijev ali odstranjevanja robov iz notranjih prehodov;

Uporabnost na območjih, kjer tradicionalni postopki poliranja težko ali nemogoče dosežejo - notranje kanale in zapletene votline, ki so odličen primer, in območja, kjer 3D-tiskanje kovin pogosto ustvari geometrijo, do katere običajna končna obdelava preprosto ne more dostopati;

Nadzorovano odstranjevanje materiala, čeprav je čas obdelave običajno daljši kot pri mehanskih površinskih metodah, saj je treba abrazivni tok skozi del večkrat prenesti, da dosežemo želeno končno obdelavo.

Galvanizacija uporablja električni tok za nanos kovinskih ionov iz raztopine -, kot so zlato, srebro ali krom -, na površino dela in tako tvori tanko funkcionalno ali dekorativno plast. Njegovi glavni nameni vključujejo izboljšanje odpornosti proti obrabi, odpornosti proti koroziji, električne prevodnosti in splošnega videza, zaradi česar je pogosta izbira, ko kovinski del AM potrebuje funkcionalne lastnosti, ki presegajo tiste, ki jih lahko zagotovi sam osnovni tiskani material.

Nasprotno pa elektropoliranje uporablja električni tok za raztapljanje materiala s površine dela, s čimer zmanjša hrapavost površine z glajenjem mikroskopskih vrhov in vdolbin. Še posebej je primeren za poliranje delov nepravilnih oblik, kjer bi mehanska orodja za poliranje težko ohranila enakomeren stik, poleg tega pa lahko bistveno izboljša videz površine in zmanjša-površinske napake, povezane s trenjem.

Oba procesa zahtevata skrbno kontrolo gostote toka in sestave elektrolitov, da se dosežejo dosledni, ponovljivi rezultati. Ključna razlika med njima je, da je galvanizacija aditivni postopek - material se nanese na površino - medtem ko je elektropoliranje subtraktiven postopek - material se odstrani s površine. Razumevanje tega razlikovanja je v praksi pomembno, saj lahko izbira napačnega za dano tolerančno zahtevo bodisi poveča neželeno debelino bodisi odstrani več materiala, kot ga dovoljuje dovoljena dimenzija dela.

Pri obdelavi in ​​brušenju se uporabljajo CNC rezkarji, stružnice in podobna oprema za neposredno rezanje materiala stran od dela, s čimer se doseže visoko-natančen nadzor dimenzij in oblik. Površinske končne obdelave, ki jih je mogoče doseči na ta način, lahko dosežejo pod Ra 0,8 μm, raven gladkosti, ki ji večina -tiskanih ali medijsko-končnih površin ne more doseči sama.

Obdelava z električnim praznjenjem (EDM) uporablja razelektritev z električno iskro med elektrodo in obdelovancem za erozijo materiala, zaradi česar je zelo primerna za končno obdelavo utrjenih zlitin ali kompleksnih notranjih votlin, ki bi jih bilo težko doseči z rezalnim orodjem. Njegova glavna pomanjkljivost je hitrost obdelave, ki je običajno precej počasnejša od običajne strojne obdelave.

Tako strojna obdelava/brušenje kot EDM zahtevata posebno opremo in usposobljene operaterje ter sta na splošno rezervirana za dele s strogimi zahtevami glede tolerance - reprezentativen primer letalskih in vesoljskih komponent, kjer dimenzijska natančnost in celovitost površine neposredno vplivata na delovanje delov in varnostne rezerve.

Izbira prave metode končne obdelave kovinskega 3D-natisnjenega dela je odvisna od strukturne geometrije dela, njegovih zahtev glede natančnosti in obsega zadevne proizvodnje. Mehanske metode, kot sta brušenje in peskanje, so zelo primerne za hitro,-splošno obdelavo površin, kjer je čas obdelave pomembnejši od doseganja najnižjih možnih toleranc. Kemične in elektrokemične metode, kot sta elektropoliranje in galvanizacija, so običajno izbrane za izboljšanje funkcionalne učinkovitosti - odpornosti proti koroziji, prevodnosti ali značilnosti obrabe - in ne zgolj iz kozmetičnih razlogov. Visoko{7}}natančni procesi, kot sta strojna obdelava in EDM, so rezervirani za dele, ki morajo izpolnjevati stroge tolerančne zahteve, kjer so dodatni stroški in čas obdelave upravičeni s kritičnostjo aplikacije.

V resnični -produkciji je običajno kombinirati več teh metod v enem samem končnem delovnem procesu -, na primer peskanje dela, da se odstrani površinski kamen in izenači njegov videz, čemur sledi ciljna strojna obdelava na kritičnih spojnih površinah in končna obdelava z elektropoliranjem, da se doseže gladka površina in izboljšana odpornost proti koroziji na končni komponenti. Ta vrsta večplastnega pristopa omogoča proizvajalcem, da uravnotežijo stroške, prepustnost in kakovost končnega dela, namesto da bi se zanašali na katero koli posamezno naknadno-metodo obdelave, da bi izpolnili vse zahteve hkrati.