ทำอย่างไรจึงจะได้การขัดเงาบนชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D

ลูกค้าได้ออกแบบเคสอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคระดับไฮเอนด์{0}}ที่น่าทึ่ง ที่โลหะการพิมพ์ 3 มิติ SLMชิ้นส่วนมีโครงตาข่ายภายในที่สมบูรณ์แบบและรูปทรงที่ซับซ้อน แต่เมื่อมาถึง พื้นผิวก็ดูและให้ความรู้สึกเหมือนกระดาษทรายหยาบ - ไม่เหมาะกับงานแสดงสินค้าอุตสาหกรรมใหญ่ๆ เลย ในอีกกรณีหนึ่ง ทีมอุปกรณ์ทางการแพทย์ต้องการ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 µm สำหรับพื้นผิวสัมผัสของเนื้อเยื่อ- แต่ยังได้รับชิ้นส่วนที่มีการวัด Ra 9.6 µm

การพิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติสามารถสร้างรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อ - แต่ทันทีที่ออกจากเครื่องพิมพ์ พื้นผิวก็บอกเล่าเรื่องราวที่แตกต่างออกไปมาก แล้วพื้นผิวโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D จะสามารถเคลือบเงาได้จริงหรือไม่ อย่างแน่นอน. แต่มันไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ ต้องใช้กระบวนการที่รอบคอบและหลายขั้นตอน-

เหตุใดชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติจึงไม่เคย "เสร็จสิ้น" ทันทีจากเครื่องพิมพ์

พื้นผิวจะเป็นอย่างไรหลังจากการพิมพ์ SLM / DMLS

ลักษณะเลเยอร์-ต่อ-ชั้นของ SLM 3D Printing Metal ทำให้เกิด- "เอฟเฟกต์บันได" ที่รู้จักกันดี เนื่องจาก-พื้นผิวที่สร้างขึ้นจาก SLM/DMLS โดยทั่วไปจะแสดงค่า Ra 6–20 µm ในขณะที่ชิ้นส่วน EBM สามารถเข้าถึงได้ 20–35 µm รู้สึกหยาบเพราะแต่ละชั้นแข็งตัวด้วยเส้นที่มองเห็นได้และอนุภาคผงละลายบางส่วน จากประสบการณ์การผลิตของเราที่สนับสนุนโครงการลูกค้าหลายร้อยโครงการ ความหยาบนี้ถือเป็นอุปสรรคที่ใหญ่ที่สุดเพียงอุปสรรคเดียวระหว่างต้นแบบที่ใช้งานได้กับชิ้นส่วนที่พร้อมใช้ของลูกค้า-

จริงๆ แล้ว "การขัดเงาแบบกระจก" หมายถึงอะไรในศัพท์ทางเทคนิค

ลูกค้าหลายรายกล่าวว่าพวกเขาต้องการ "การตกแต่งแบบกระจก" โดยที่ไม่คำนึงถึงข้อกำหนดทางเทคนิค พื้นผิวกระจกที่แท้จริงโดยทั่วไปหมายถึง Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 µm โดยมีการสะท้อนแสงมากกว่าหรือเท่ากับ 80% สำหรับบริบท:

เมื่อ-สร้าง/หยาบ: Ra 6.3–12.5 µm

ผิวสำเร็จตามหน้าที่: Ra 1.6–3.2 µm

ระดับสูง-: Ra 0.4–0.8 µm

กระจกเงา: Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.1 µm

นี่เป็นการตอบคำถามทั่วไปโดยตรง เช่น Ra คืออะไร และการพิมพ์โลหะ SLM จะราบรื่นเพียงใด

ช่องว่างระหว่าง-งานสร้างและงานกระจกเงา - และสิ่งที่ต้องทำเพื่อเชื่อมโยง

โดยทั่วไปการเชื่อมโยง Ra 12 µm ลงไปที่ Ra 0.1 µm ต้องใช้กระบวนการที่จัดลำดับอย่างระมัดระวัง 3–6 กระบวนการ การทำความเข้าใจช่องว่างนี้ตั้งแต่เนิ่นๆ จะช่วยป้องกันการทำงานซ้ำซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูงและเป็นสิ่งที่พบได้อย่างแน่นอนบริการสร้างต้นแบบโลหะผู้ให้บริการจะพูดคุยกันระหว่างการตรวจสอบ DFM

ตารางที่ 1: แผนภูมิอ้างอิงความหยาบผิว

กระบวนการทีละขั้นตอน-โดย-เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เหมือนกระจกบนชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติ

ขั้นตอนที่ 1 - สนับสนุนการกำจัดและการทำความสะอาดแบบหยาบ

การถอดตัวรองรับที่ไม่เหมาะสมเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวในการขัดเงาที่เราเห็น ใช้ EDM แบบลวด การตัดที่แม่นยำ หรือการเจียรอย่างระมัดระวังเพื่อกำจัดเศษรองรับให้หมดก่อนที่งานพื้นผิวใดๆ จะเริ่มต้นขึ้น

ขั้นตอนที่ 2 - การยิงระเบิดหรือการยิงลูกปัด (ชั้นรองพื้น)

การพ่นลูกปัดแก้วหรือสื่อเซรามิก (เม็ดบีด 0.1–0.3 มม., 0.3–0.6 MPa) จะขจัดเส้นชั้นและสร้างฐานที่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปขั้นตอนนี้จะลด Ra จาก 12–20 µm เหลือ 3–6 µm และให้ผลการขัดผิวที่เป็นประโยชน์-สำหรับอายุการใช้งานที่เหนื่อยล้า

ขั้นตอนที่ 3 - การเจียรและขัดด้วยเครื่องจักรแบบก้าวหน้า

ทำงานตามลำดับตั้งแต่หยาบไปจนถึงละเอียด: P120 → P240 → P400 → P800 → P1200 → P2000 แต่ละขั้นตอนจะต้องลบรอยขีดข่วนจากขั้นตอนก่อนหน้าให้หมดโดยเปลี่ยนทิศทางการขัด 90 องศา นี่คือหัวใจหลักของวิธีการขัดเงาชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D

ขั้นตอนที่ 4 - การขัดแบบผสม (จุดเปลี่ยน)

ใช้สารขัดเงาเพชรในขนาดจากมากไปน้อย (3 µm → 1 µm → 0.25 µm) โดยใช้ล้อผ้าหรือเครื่องมือโรตารี่ ขั้นตอนนี้เป็นช่วงที่พื้นผิวเปลี่ยนจากมันเงาไปเป็นใกล้กระจก- และมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการตกแต่งพื้นผิวให้เหมือนกระจกบนการพิมพ์ 3 มิติที่ทำจากสแตนเลส

ขั้นตอนที่ 5 - การขัดเงาด้วยไฟฟ้า (การตกแต่งขั้นสุดท้ายอย่างมืออาชีพ)

เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุด การขัดเงาด้วยไฟฟ้าหลังจากการขัดเชิงกลจะมีค่า Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 µm ขั้นตอนสุดท้ายนี้ให้ความเรียบเนียนสม่ำเสมอ ขจัด-ความเค้นระดับจุลภาค และเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนและความเข้ากันได้ทางชีวภาพ - ซึ่งมีคุณค่าอย่างยิ่งในการบำบัดพื้นผิวการผลิตด้วยสารเติมแต่งโลหะ

ตารางที่ 2: ห่วงโซ่กระบวนการขัดเงาแบบกระจก - ขั้น-ทีละ-การปรับปรุง Ra

เนื้อหา-โดย-คู่มือเนื้อหา

เหล็กกล้าไร้สนิม (316L, 17-4PH) - โลหะที่เหมาะกับกระจกมากที่สุด

316L เป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่จะให้ผิวเหมือนกระจกอย่างแท้จริง และเป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับการพิมพ์โลหะเทียมทางการแพทย์ที่เคลือบผิวกระจก เราได้ช่วยให้ลูกค้าทางการแพทย์หลายรายได้รับ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.05 µm ที่สม่ำเสมอหลังจากการขัดเงาด้วยไฟฟ้า. 17-4PH ต้องใช้ความพยายามมากขึ้นเนื่องจากมีความแข็งสูงกว่า แต่ให้ผลลัพธ์ที่ยอดเยี่ยมหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนที่เหมาะสม

ไทเทเนียม (Ti-6Al-4V) - สวยงามแต่ทนทาน

ไทเทเนียมมีความแข็งสูงและมีค่าการนำความร้อนต่ำทำให้ไทเทเนียมเปลี่ยนสีได้ง่าย ใช้สารหล่อเย็นและอิเล็กโทรไลต์เฉพาะทาง สามารถมีความเงา Ra สูงถึง- 0.1–0.2 µm แม้ว่ากระจกเงาจริงจะมีความท้าทายมากกว่าก็ตาม ในโครงการการบินและอวกาศโครงการหนึ่งที่เราสนับสนุน การขัดด้วยความเร็วต่ำ-อย่างระมัดระวังจะช่วยหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนสีในขณะที่ตอบสนองความต้องการของพื้นผิว

อะลูมิเนียม (AlSi10Mg) - นุ่มนวล รวดเร็ว แต่ยุ่งยาก

อลูมิเนียมขัดเร็วแต่เป็นรอยง่าย ได้รับประโยชน์จากการชุบอโนไดซ์หลังการขัดเงาเพื่อการปกป้องและสีสัน

อินโคเนลและซูเปอร์อัลลอยนิกเกิล - การทำงานหนัก ผลลัพธ์ระดับพรีเมียม

โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-เหล่านี้ใช้เวลาในการขัดเงานานกว่าเหล็กกล้าไร้สนิมถึง 2–3 เท่า แต่ได้ผิวเคลือบกระจกที่ทนทานอย่างยิ่ง เหมาะสำหรับคุณภาพพื้นผิวต้นแบบของโลหะการบินและอวกาศ

ตารางที่ 3: ความสามารถในการขัดเงากระจกด้วยวัสดุโลหะ

เหตุใดบางชิ้นส่วนจึงขัดยากกว่าชิ้นอื่น

พื้นผิวเรียบและนูน - ชนะง่าย ๆ

พื้นผิวเรียบหรือนูนขนาดใหญ่ตอบสนองได้ดีต่อการขัดผิวด้วยการสั่นสะเทือน การพลิกคว่ำ และการขัดเงา CNC เหมาะสำหรับตู้สินค้าอุปโภคบริโภค

พื้นผิวเว้า ช่อง และขอบ - จุดที่สิ่งต่างๆ มีความซับซ้อน

มุมและร่องภายในต้องใช้เครื่องมือพิเศษ เช่น Abrasive Flow Machining (AFM) หรือการขัดแบบอัลตราโซนิก

ช่องและรูภายใน - การแข่งขัน Mirror Finish

การขัดเงาด้วยไฟฟ้ายังคงเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับคุณสมบัติภายใน เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์เข้าถึงได้ทุกที่

ผนังบางและลักษณะที่ละเอียดอ่อน - จัดการด้วยความระมัดระวัง

ชิ้นส่วนที่มีผนังบางกว่า 1.5 มม. เสี่ยงต่อการเสียรูป รวมการพ่นด้วยแรงดันต่ำ-เข้ากับวิธีการทางเคมี

การใช้งานในอุตสาหกรรม

อุปกรณ์การแพทย์และการปลูกถ่าย

ข้อกำหนด ISO 13485 และ FDA มักเรียกร้องให้มี Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.4 µm หรือดีกว่าบนพื้นผิวสัมผัส เพื่อลดการยึดเกาะของแบคทีเรียได้สูงสุดถึง 60%

การบินและอวกาศและกลาโหม

การปรับปรุงพื้นผิวจาก 6 µm เป็น 0.4 µm สามารถยืดอายุความล้าของ Ti-6Al-4V ได้ ~30%

เครื่องใช้ไฟฟ้าและผลิตภัณฑ์หรูหรา

พื้นผิวกระจกยกระดับการรับรู้อย่างมากด้วยการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะด้วยฮาร์ดแวร์ที่หรูหรา และ-ต้นแบบผู้บริโภคระดับไฮเอนด์

เครื่องมือวัดแสงและความแม่นยำ

การใช้งานบางประเภทต้องการ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.025 µm โดยต้องใช้การกลึงเพชรหรือการขัดเงาแบบพิเศษ

ข้อผิดพลาดทั่วไปที่ทำให้กระจกเงาเสียหาย และวิธีหลีกเลี่ยง

การข้ามความก้าวหน้าของกรวดทำให้เกิดรอยขีดข่วนลึกถาวร

ทิ้งเครื่องหมายสนับสนุนที่แสดงผ่านการขัดเงาขั้นสุดท้าย

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าบนพื้นผิวที่ยังหยาบเกินไป (การปรับปรุงลดลงอย่างมากเหนือ Ra 3 µm)

การปนเปื้อนข้าม-ระหว่างขั้นตอนการขัดเงาจากน้ำมันหรือสารตกค้าง

ต้นทุน ระยะเวลาดำเนินการ และสิ่งที่คาดหวังตามความเป็นจริง

สำหรับชิ้นส่วนขนาดเล็ก (<100 cm²), achieving a true mirror finish typically takes 3–7 working days and costs $100–500+ per piece depending on material and complexity. Inconel and titanium parts cost significantly more. A reliable metal prototyping factory with mirror finish will provide a transparent breakdown by process step rather than a single lump-sum quote.

ติดต่อได้เลย

การเคลือบเงาบนชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D สามารถทำได้อย่างแน่นอน แต่เป็นผลมาจากห่วงโซ่กระบวนการที่สมบูรณ์ - ไม่ใช่ขั้นตอนมหัศจรรย์แม้แต่ขั้นตอนเดียว เครื่องพิมพ์จะทำงานหนักส่วนใหญ่ในรูปทรงเรขาคณิต ในขณะที่การตกแต่งพื้นผิวโดยผู้เชี่ยวชาญจะให้ 20% สุดท้ายที่เปลี่ยนต้นแบบให้เป็นผลิตภัณฑ์ระดับพรีเมียม

สำหรับโครงการถัดไปของคุณที่ต้องการการพิมพ์โลหะเทียมทางการแพทย์ที่เคลือบกระจก คุณภาพพื้นผิวต้นแบบของโลหะในอวกาศ หรือชิ้นส่วนหรูหราสำหรับผู้บริโภค ให้ร่วมมือกับผู้ให้บริการที่มีประสบการณ์ ส่งไฟล์และข้อกำหนดพื้นผิวของคุณวันนี้เพื่อรับการตรวจทาน DFM และคำแนะนำกระบวนการโดยละเอียดฟรี

ทีมงานของเราเชี่ยวชาญในการให้บริการสร้างต้นแบบโลหะคุณภาพสูง-การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วของการพิมพ์โลหะและชิ้นส่วนโลหะการพิมพ์ SLM 3D พร้อมโชว์รูม-พร้อมตกแต่ง

อ้างอิง

MarketsandMarkets 2024: Metal AM โพสต์-การประมวลผลและการคาดการณ์ตลาดอัตโนมัติถึงปี 2028

รายงานของ Wohlers ปี 2023: การใช้การรักษาพื้นผิวช่องสัญญาณภายในใน AM การบินและอวกาศ

EWI (Edison Welding Institute): ความเร็วในการขัดด้วยเลเซอร์เทียบกับเกณฑ์มาตรฐานการขัดด้วยมือ

ASTM B912: การทู่เหล็กกล้าไร้สนิมโดยใช้การขัดเงาด้วยไฟฟ้า

ASTM F86: การรักษาพื้นผิวของการปลูกถ่ายศัลยกรรมที่เป็นโลหะ

ISO 4287 / ASME B46.1: มาตรฐานการวัดพื้นผิว

ISO 13485 / FDA 21 CFR ส่วนที่ 820: ข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวของอุปกรณ์การแพทย์

AS9100D / NADCAP: การรับรองกระบวนการชุบผิวอากาศยานและกระบวนการ