ความหยาบผิวของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะคืออะไร?

คุณเพิ่งแกะกล่องชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ 3 มิติตามสั่ง และต้องการตรวจสอบรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนที่คุณออกแบบ แต่เมื่อคุณใช้นิ้วลากไปบนพื้นผิว คุณจะรู้สึกเหมือนกระดาษทรายละเอียดมากกว่าส่วนประกอบที่เรียบลื่นอย่างที่คุณจินตนาการไว้ “ทำไมมันหยาบจังล่ะ” นี่เป็นหนึ่งในคำถามที่พบบ่อยที่สุด - และความหงุดหงิด - ที่เราได้ยินจากวิศวกรและทีมจัดซื้อที่เพิ่งเริ่มใช้ในการผลิตสารเติมแต่งโลหะ

การพิมพ์โลหะ 3D โดยหลักผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น Selective Laser Melting (SLM) หรือการเผาโลหะด้วยเลเซอร์โดยตรง (DMLS) หรือที่เรียกว่า Laser Powder Bed Fusion มอบอิสระในการออกแบบที่ไม่มีใครเทียบได้ ช่วยให้เกิดโครงตาข่ายน้ำหนักเบา ช่องภายใน และชุดประกอบรวมที่การผลิตแบบดั้งเดิมประสบปัญหาในการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปริมาณต่ำ-ถึง-ปานกลาง อย่างไรก็ตาม วิธีการแบบเลเยอร์-ต่อ-เลเยอร์นี้มาพร้อมกับ-ข้อเสีย: เนื่องจาก-พื้นผิวที่พิมพ์มักจะหยาบกว่าพื้นผิวที่ได้จากการตัดเฉือน CNC หรือการหล่อ

"ความหยาบของพื้นผิว" จริงๆ แล้วหมายถึงอะไรในการพิมพ์โลหะ 3D

ความหยาบของพื้นผิววัด-จุดสูงสุดและหุบเขาขนาดเล็กบนพื้นผิวของชิ้นส่วน ซึ่งเป็นผลมาจากกระบวนการฟิวชั่นแบบชั้น-ต่อ-ชั้น ในการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ อนุภาคผงที่ละลายบางส่วนมักจะเกาะติดกับพื้นผิว (โดยเฉพาะส่วนที่ยื่นออกมา) และเอฟเฟกต์ขั้นบันได-จากชั้นที่แยกจากกันจะเพิ่มพื้นผิว

รา, อาร์ซ, อาร์คิว

Ra (ค่าเฉลี่ยความหยาบ): พารามิเตอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย จะคำนวณค่าเฉลี่ยเลขคณิตของการเบี่ยงเบนสัมบูรณ์จากเส้นค่าเฉลี่ย วัดเป็นไมโครเมตร (µm) หรือไมโครนิ้ว (µin) ค่าที่ต่ำกว่าหมายถึงพื้นผิวที่เรียบกว่า

Rz: บันทึกความแตกต่างความสูงโดยเฉลี่ยระหว่างยอดเขาสูงสุดและหุบเขาที่ลึกที่สุด มีประโยชน์ในการระบุลักษณะพื้นผิวที่รุนแรงซึ่งส่งผลต่อการสึกหรอหรือการซีล

Rq: รากหมายถึงความขรุขระเป็นสี่เหลี่ยม มีความไวต่อหนามแหลมหรือหุบเขาลึกเป็นครั้งคราว

สำหรับชิ้นส่วน SLM/DMLS ตามที่- Ra ที่พิมพ์ไว้ โดยทั่วไปจะมีช่วงตั้งแต่ 5–15 µm (ประมาณ 200–600 µin) ซึ่งแตกต่างกันอย่างมากตามการวางแนวของโครงสร้างและพารามิเตอร์กระบวนการ

เหตุใดการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะจึงเริ่มต้นได้ยากกว่าการตัดเฉือน CNC

การตัดเฉือน CNC จะขจัดวัสดุออกจากสต็อกที่เป็นของแข็ง ทำให้ได้พื้นผิวที่แม่นยำและสม่ำเสมอ (มักจะ Ra 0.4–3.2 µm) ในทางตรงกันข้าม การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะสร้างขึ้นจากผงแป้ง ซึ่งนำไปสู่การขั้นบันไดโดยธรรมชาติ-บนพื้นผิวที่ทำมุมและการยึดเกาะของผงแป้ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งบนพื้นผิวที่หันหน้าลง- (ผิวหนังด้านล่าง-) ผลลัพธ์มักจะคล้ายกับการหล่อทรายมากกว่าการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ

ตาราง: การเปรียบเทียบความหยาบผิวของกระบวนการผลิตทั่วไป

ความหยาบผิวตามวัสดุ

คุณสมบัติของวัสดุ เช่น การนำความร้อน การสะท้อนกลับ และพฤติกรรมของผงทำให้เกิดความท้าทายบนพื้นผิวที่แตกต่างกัน

อลูมิเนียมการพิมพ์โลหะ 3D

อลูมิเนียมอัลลอยด์ เช่น AlSi10Mg ได้รับความนิยมเนื่องจากมีคุณสมบัติน้ำหนักเบาและสามารถพิมพ์ได้ดี ตามที่พิมพ์ไว้ -Ra มักจะอยู่ในช่วง 8–12+ µm โดยที่พื้นผิวที่ถูกขัดด้วยเม็ดบีด-โดยทั่วไปจะมีขนาด 10–12 µm การนำความร้อนสูงอาจทำให้เกิดความแปรปรวนในพฤติกรรมของบ่อหลอมได้มากขึ้น

บริการการพิมพ์ 3 มิติโลหะไทเทเนียม

Ti6Al4V (เกรด 5) โดดเด่นในการใช้งานทางการแพทย์และการบินและอวกาศ ตามที่พิมพ์ไว้ -Ra โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 5–12 µm โดยที่-ผิวหนังด้านล่างจะหยาบกว่าอย่างเห็นได้ชัด ค่าการนำความร้อนที่ต่ำกว่าและปฏิกิริยาสูงของไทเทเนียมจำเป็นต้องมีพารามิเตอร์ที่เหมาะสมที่สุด หลังการประมวลผลมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพความล้าและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

ทองเหลืองการพิมพ์ 3 มิติ

ทองเหลืองมีความต้านทานการกัดกร่อน ความสามารถในการแปรรูป และความสวยงามได้ดีเยี่ยม แต่ลักษณะการไหลของผงและการหลอมละลายอาจทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันของพื้นผิวโดยเฉพาะได้ แม้ว่าข้อมูล Ra ที่ได้มาตรฐานจะมีปริมาณน้อยกว่าอะลูมิเนียมหรือไททาเนียม แต่ค่า-การพิมพ์/เม็ดบีด-ที่ระเบิดมักจะอยู่ในช่วง 6–12 µm ตอบสนองได้ดีเป็นพิเศษต่อการตกแต่งแบบสั่นสะเทือนเพื่อให้ได้รูปลักษณ์ที่ประณีต เหมาะสำหรับการตกแต่งหรือส่วนประกอบที่พอดี{6}}

ตาราง: ค่า Ra โดยทั่วไปตามวัสดุ

สิ่งที่ส่งผลต่อความหยาบของพื้นผิวในการพิมพ์โลหะ 3D?

ตัวแปรที่ควบคุมได้หลายตัวจะกำหนดคุณภาพขั้นสุดท้าย

การวางแนวการสร้าง (บน-ผิวหนังและด้านล่าง-ผิวหนัง)

โดยทั่วไปแล้วพื้นผิวที่หันขึ้น- (ผิวหนังขึ้น-) จะเรียบเนียนกว่า ส่วนยื่นที่หันหน้าไปทางด้านล่าง-ประสบปัญหาจากการก่อตัวของขี้เถ้าและการยึดเกาะของผง ซึ่งมักจะเพิ่มความหยาบขึ้น 50% หรือมากกว่านั้น การวางแนวอัจฉริยะที่ลดสกินที่ไม่ได้รับการสนับสนุนให้เหลือน้อยที่สุด-ถือเป็นหนึ่งในการปรับให้เหมาะสมในช่วงแรกที่มีประสิทธิผลมากที่สุด

ความหนาของชั้นและพารามิเตอร์เลเซอร์

ชั้นที่บางกว่า (โดยทั่วไปคือ 20–40 µm) ปรับปรุงความละเอียดและเสร็จสิ้นโดยใช้เวลาในการสร้างนานขึ้น กำลังเลเซอร์ ความเร็วในการสแกน และระยะห่างของฟักต้องได้รับการปรับอย่างละเอียดเพื่อรักษาเสถียรภาพของแหล่งหลอมละลายและลดการกระเด็น

โครงสร้างการสนับสนุนและตำแหน่งที่สัมผัส

ส่วนรองรับจำเป็นสำหรับส่วนที่ยื่นออกมา แต่จะทิ้งรอยแผลเป็นไว้เมื่อถอดออก การวางแผนจุดติดต่อสนับสนุนบนพื้นผิวที่ไม่สำคัญ-จะช่วยลดความพยายามในการตกแต่งขั้นสุดท้ายที่ปลายทาง

ขนาดอนุภาคผง

โดยทั่วไปผงที่ละเอียดกว่าจะให้คุณภาพพื้นผิวที่ดีกว่า แม้ว่าจะส่งผลต่อการไหล ต้นทุน และความสามารถในการรีไซเคิลก็ตาม

วิธีการปรับปรุงพื้นผิวหลังการพิมพ์

การประมวลผลภายหลัง-ไม่ค่อยเป็นทางเลือกสำหรับส่วนที่ใช้งานได้

ยิงระเบิดและพ่นทราย

วิธีที่รวดเร็วและคุ้มค่า-ในการปรับพื้นผิวให้สม่ำเสมอและลด Ra (เช่น เหลือ 5–12 µm) เหมาะสำหรับงานลบคม อะลูมิเนียม และงานทำความสะอาดทั่วไป

การตัดเฉือน CNC เป็นกระบวนการหลัง-

เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคุณลักษณะที่มีพิกัดความเผื่อสูง-และพื้นผิวที่สำคัญ โดยสามารถบรรลุ Ra 0.8 µm หรือดีกว่าได้อย่างง่ายดาย การผลิตแบบผสมผสาน (การพิมพ์ + เครื่องจักร) เป็นเรื่องปกติมากขึ้น

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าสำหรับไทเทเนียมและสเตนเลส

วิธีการเคมีไฟฟ้านี้จะคัดแยกวัสดุเพื่อให้ได้พื้นผิวเรียบ เฉื่อย และทนต่อการกัดกร่อน- - ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์

การตกแต่งแบบสั่นสะเทือนสำหรับชิ้นส่วนทองเหลือง

การกลิ้งของสื่อให้การขัดเงาที่สวยงามสม่ำเสมอบนชิ้นส่วนที่ซับซ้อนหรือขนาดเล็ก-

ตัวอย่างการใช้งานจริง-ทั่วโลก:

การปลูกถ่ายทางการแพทย์: การขัดเงาด้วยไฟฟ้าร่วมกับการตัดเฉือนเพื่อความเข้ากันได้ทางชีวภาพและการต้านทานความล้า

ขายึดการบินและอวกาศ: การตัดเฉือนบนโหลด-พื้นผิวแบริ่งโดยปล่อยให้-เม็ดบีดบริเวณที่ไม่สำคัญ{2}}เสียหาย

สินค้าอุปโภคบริโภค: การสั่นสะเทือนหรือการพ่นด้วยลูกปัดเพื่อให้ดูสวยงามและสัมผัสได้

มาตรฐานอุตสาหกรรมและข้อมูลจำเพาะที่คุณควรทราบ

ISO 4287 / ASME B46.1 - มาตรฐานการวัด

สิ่งเหล่านี้กำหนดวิธีการวัดและรายงาน Ra, Rz และพารามิเตอร์อื่นๆ เพื่อความสอดคล้องกันระหว่างซัพพลายเออร์

สิ่งที่ Ra Values ​​ต้องการสำหรับอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน

การบินและอวกาศและการแพทย์: บ่อยครั้ง Ra<1.6 µm (frequently <0.8 µm) on critical surfaces for fatigue and biocompatibility.

ยานยนต์: 1.6–3.2 µm สำหรับส่วนประกอบที่ใช้งานได้

ทั่วไป/ผู้บริโภค: 3.2–6.3+ µm อาจเพียงพอ ขึ้นอยู่กับการใช้งาน

ตาราง: ตัวอย่างมาตรฐานอุตสาหกรรม

ความเข้าใจผิดทั่วไปเกี่ยวกับคุณภาพพื้นผิวการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ

ความเข้าใจผิดที่ 1: เครื่องจักรที่มีราคาแพงกว่าจะให้ชิ้นส่วนที่นุ่มนวลกว่าเสมอ ความจริง: คุณภาพของอุปกรณ์ช่วยได้ แต่พารามิเตอร์การสร้าง การออกแบบชิ้นส่วน การวางแนว และหลังการประมวลผล-มีผลกระทบมากกว่ามาก

ความเข้าใจผิด 2: การประมวลผลภายหลัง-สามารถเปลี่ยนส่วนใดๆ ให้เป็นกระจกเงาได้อย่างง่ายดาย ความเป็นจริง: การปรับปรุงที่สำคัญเป็นไปได้ แต่รูปทรงภายในที่ซับซ้อนหรือผนังบางจะจำกัดผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอและเพิ่มต้นทุน/เวลา

ความเข้าใจผิดที่ 3: พื้นผิวทั้งหมดบนชิ้นส่วนมีความหยาบเหมือนกัน ความเป็นจริง: ความแตกต่างของผิวหนังขึ้น-และด้านล่าง-สามารถเกิดขึ้นได้อย่างมาก - ออกแบบโดยคำนึงถึงการวางแนวอยู่เสมอ

ติดต่อได้เลย

ความหยาบของพื้นผิวในการพิมพ์โลหะ 3 มิติไม่ใช่ข้อบกพร่อง - แต่เป็นคุณลักษณะที่สามารถจัดการได้ของเทคโนโลยีอันทรงพลัง เมื่อคุณเข้าใจและจัดการอย่างเหมาะสม คุณจะปลดล็อกความเป็นไปได้ในการออกแบบที่วิธีการลบไม่สามารถเทียบเคียงได้ ขณะเดียวกันก็บรรลุประสิทธิภาพที่แอปพลิเคชันของคุณต้องการผ่านการประมวลผลหลัง-เป้าหมาย

อย่าปล่อยให้พื้นผิวเริ่มต้นมาขัดขวางโปรเจ็กต์ของคุณ ทีมงานของเรามีประสบการณ์มากมายในการส่งมอบชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยอลูมิเนียม ไทเทเนียม และโลหะทองเหลือง 3D ที่มีคุณภาพพื้นผิวที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานจริง- ติดต่อเราวันนี้เพื่อรับ-การตรวจสอบการออกแบบ คำแนะนำวัสดุ หรือใบเสนอราคาที่กำหนดเองโดยไม่มีข้อผูกมัด มาเปลี่ยนความคิดของคุณให้เป็น-องค์ประกอบที่มีประสิทธิภาพสูง - เข้าถึงทันที และดูความแตกต่างที่พันธมิตรที่รอบรู้สามารถสร้างได้