โพสต์การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ-การเปรียบเทียบการประมวลผล: วิธีการตกแต่งขั้นสุดท้ายแบบใดที่เหมาะกับชิ้นส่วนของคุณ

ชิ้นส่วนดูสมบูรณ์แบบเมื่อมาถึง - พื้นผิวที่สะอาด ขนาดภายนอกที่แม่นยำ และพร้อมสำหรับการประกอบ สามวันต่อมา ในระหว่างการทดสอบการทำงาน มันเกิดรอยแตกภายใต้ภาระหนักปานกลาง ความล้มเหลวไม่ได้เกิดจากการออกแบบที่ไม่ดีหรือข้อผิดพลาดในการพิมพ์ เรื่องนี้เกิดขึ้นเพราะขั้นตอนการประมวลผลที่สำคัญ- เช่น การคลายเครียด ถูกข้ามไปเพื่อ "ประหยัดเวลา"

ในอีกกรณีหนึ่ง ลูกค้าชำระค่าพรีเมียมสำหรับ HIP สำหรับชิ้นส่วนต้นแบบที่ต้องการเพียงการทดสอบการทำงานขั้นพื้นฐาน - โดยเพิ่ม 40% ให้กับงบประมาณโดยไม่มีผลประโยชน์ที่วัดได้

การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะช่วยให้คุณได้มีส่วนร่วม การประมวลผลภายหลัง-ทำให้คุณได้รับส่วนที่ใช้งานได้จริง - ตราบเท่าที่ยังจำเป็น แต่ด้วยตัวเลือกมากมายที่มีอยู่ คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าส่วนไหนของคุณต้องการ - จริงๆ และส่วนไหนที่คุณจ่ายเงินโดยไม่จำเป็น?

เหตุใดการโพสต์-จึงไม่เป็นทางเลือกในการพิมพ์โลหะ 3 มิติ

สิ่งที่ออกมาจากเครื่องพิมพ์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น

เนื่องจาก-ชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติมักมีความท้าทายหลายประการ:

ความหยาบผิว Ra 6–20 µm (สูงกว่าข้อกำหนดการใช้งานส่วนใหญ่มาก)

ความเค้นตกค้างสูง (400–600 MPa ในชิ้นส่วน 316L SLM)

ความพรุนภายใน 0.1–2%

แอนไอโซโทรปี (ความแรงของทิศทาง Z- มักจะต่ำกว่า XY 15–30%)

โครงสร้างรองรับที่ต้องถอดออก

กล่าวโดยสรุป เกือบ 100% ของชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติจำเป็นต้องมีชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติที่เป็นโลหะหลังการประมวลผลเป็นอย่างน้อยจึงจะสามารถใช้งานได้ นี่คือสาเหตุที่การประมวลผลภายหลังเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการพิมพ์โลหะ 3D จึงเป็นหนึ่งในคำถามที่พบบ่อยที่สุดที่เราได้รับจากลูกค้า

ต้นทุนแอบแฝงของการข้ามโพสต์-การประมวลผล

การข้ามขั้นตอนที่สำคัญ เช่น การบรรเทาความเครียด มักทำให้ชิ้นส่วนล้มเหลวในการทดสอบหรือการบริการ จากประสบการณ์ของเรา ผลลัพธ์ที่ได้คือการทำงานซ้ำ การเรียกคืน หรือโครงการที่ล่าช้าอาจมีค่าใช้จ่ายมากกว่าการดำเนินการหลังการประมวลผลอย่างถูกต้องในครั้งแรกถึง 5–10 เท่า ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนไทเทเนียม SLM ที่ไม่ผ่านการบำบัดมักจะแสดงอายุการใช้งานความล้าที่ลดลง 30–50% เมื่อเทียบกับชิ้นส่วนที่ผ่านกระบวนการอย่างเหมาะสม พันธมิตรหลังการประมวลผลเต็มรูปแบบในโรงงานการพิมพ์ 3 มิติโลหะที่มีประสบการณ์ทุกแห่งจะบอกคุณในสิ่งเดียวกัน: ค่าใช้จ่ายในการข้ามขั้นตอนหลังการประมวลผล-มักจะสูงกว่าการดำเนินการล่วงหน้าเกือบทุกครั้ง

วิธีคิดเกี่ยวกับการประมวลผลภายหลัง-

การตัดสินใจหลังการประมวลผล-ควรขับเคลื่อนโดยปัจจัยหลักสี่ประการ: การใช้งาน-ขั้นสุดท้าย (การแสดงผล การทดสอบการทำงาน หรือการผลิตที่ได้รับการรับรอง) วัสดุ กฎระเบียบของอุตสาหกรรม และงบประมาณ/ระยะเวลารอคอยสินค้า

ตารางที่ 1: เนื่องจาก-ปัญหาทั่วไปของการพิมพ์ 3 มิติแบบ Built Metal 3D ที่ต้องมีการประมวลผลภายหลัง-

หลัง-วิธีการประมวลผล - การบรรเทาความเครียดและการบำบัดความร้อน

มันคืออะไรและเพราะเหตุใดจึงมักเป็นขั้นตอนแรก

การบรรเทาความเครียดเกี่ยวข้องกับการทำความร้อนชิ้นส่วนจนถึงอุณหภูมิที่กำหนดเพื่อให้ความเครียดภายในผ่อนคลาย เป็นขั้นตอนการประมวลผลหลังการประมวลผลขั้นพื้นฐานที่พบบ่อยที่สุด-

พารามิเตอร์ทั่วไป:

สแตนเลส 316L : 650 องศา / 2 ชั่วโมง / เตาเย็น

Ti-6Al-4V: 730 องศา / 2 ชั่วโมง / ป้องกันอาร์กอน

AlSi10Mg: การบำบัด T6 (สารละลาย + ความชรา)

ผลกระทบ ได้แก่ การลดความเค้นตกค้าง 50–80% และการยืดตัวที่ดีขึ้น 50–100%

เมื่อการรักษาความร้อนเพียงอย่างเดียวก็เพียงพอแล้ว

โดยปกติจะเพียงพอสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้งานทางอุตสาหกรรมชิ้นส่วนโลหะยานยนต์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติและส่วนประกอบทางกลทั่วไป มักจะไม่เพียงพอสำหรับชิ้นส่วนที่ได้รับการรับรองด้านการบินและอวกาศหรือชิ้นส่วนทางการแพทย์ ซึ่งโดยทั่วไปต้องใช้ HIP

ข้อผิดพลาดทั่วไปในการรักษาความร้อนที่ทำให้ชิ้นส่วนเสียหาย

อลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความร้อนสูงเกินไป ส่งผลให้เกรนหยาบและสูญเสียความแข็งแรง (ลดลงสูงสุดถึง 15–25%)

การทำความเย็นที่รวดเร็วเกินไป- ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนใหม่

ไททาเนียมขาดการป้องกันก๊าซเฉื่อย ส่งผลให้เกิดออกซิเดชันที่พื้นผิว

ในโครงการสร้างต้นแบบยานยนต์โครงการหนึ่งที่เราสนับสนุน อัตราการระบายความร้อนที่ไม่เหมาะสมบน AlSi10Mg ทำให้เกิดการบิดเบือนที่ไม่คาดคิดจนต้องพิมพ์ซ้ำทั้งหมด

หลัง-วิธีการประมวลผล - การกดไอโซสแตติกแบบร้อน (HIP)

HIP ทำอะไรที่การรักษาความร้อนไม่สามารถทำได้

HIP ใช้อุณหภูมิสูง (1,000–1200 องศา) และความดันไอคงที่ (100–200 MPa) พร้อมกันเพื่อยุบช่องว่างภายใน ความพรุนลดลงจาก 0.5–2% เหลือเกือบเป็นศูนย์ และอายุความเมื่อยล้ามักจะดีขึ้น 2–4 เท่า Ti-6Al-4V ที่ได้รับการรักษาด้วย HIP{10}} โดยทั่วไปจะแสดงความแข็งแรงเมื่อยล้าสูงขึ้น ~35%

ใครต้องการ HIP และใครไม่ต้องการ

HIP เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโครงสร้างปฐมภูมิของการบินและอวกาศ การปลูกถ่ายทางการแพทย์ และส่วนประกอบที่มีแรงดันสูง- โดยปกติจะไม่จำเป็นสำหรับการสร้างต้นแบบด้วยภาพหรือส่วนที่ใช้งานได้{2}}ไม่สำคัญ

การตรวจสอบความเป็นจริงของต้นทุน HIP และระยะเวลารอคอยสินค้า

โดยทั่วไป HIP จะเพิ่มต้นทุน 30–60% และเวลานำ 3–7 วัน เมื่อเทียบกับการอบชุบด้วยความร้อนขั้นพื้นฐาน การออกแบบจะต้องคำนึงถึงการหดตัวเล็กน้อย (0.1–0.3%)

ตารางที่ 2: การบรรเทาความเครียดเทียบกับการอบอ่อนแบบเต็มเทียบกับการเปรียบเทียบแบบด่วนของ HIP

โพสต์-วิธีการประมวลผล- การตัดเฉือน CNC หลังจากการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ

เหตุใดการพิมพ์ 3 มิติและเครื่องจักรกลซีเอ็นซีจึงดีกว่าเมื่อรวมกัน

การตัดเฉือน CNC หลังจากการพิมพ์โลหะ 3 มิติผสมผสานสิ่งที่ดีที่สุดของทั้งสองโลกเข้าด้วยกัน: การเติมแต่งสำหรับคุณสมบัติภายในที่ซับซ้อน และการลบล้างสำหรับพื้นผิวการจับคู่ที่มีความแม่นยำสูง- สามารถปรับปรุงขนาดวิกฤตได้ตั้งแต่ ±0.1–0.2 มม. (ตามที่-พิมพ์) เป็น ±0.01–0.05 มม.

โดยทั่วไปแล้วพื้นผิวใดที่ต้องใช้ CNC หลังจากการพิมพ์

เน้น CNC ที่เกลียว หน้าซีล รูแบริ่ง และคุณสมบัติการระบุตำแหน่งที่แม่นยำ ออกแบบโดยมีค่าเผื่อการตัดเฉือน 0.3–0.5 มม. ในพื้นที่เหล่านี้

ออกแบบสำหรับ CNC-หลัง-พิมพ์สิ่งที่ต้องคิดล่วงหน้า

แจ้งให้ซัพพลายเออร์ของคุณทราบเสมอว่าพื้นผิวใดใช้งานได้จริงเมื่อเทียบกับพื้นผิวสวยงาม การดำเนินการนี้จะเปลี่ยนทั้งกลยุทธ์การพิมพ์และแผนหลังการประมวลผล-

โพสต์-วิธีการประมวลผล- การตกแต่งพื้นผิว (การขัด การพ่น การขัดด้วยไฟฟ้า)

Shot Blasting - ขั้นตอนแรกแบบสากลสำหรับการเตรียมพื้นผิว

การพ่นด้วยลูกปัดแก้วจะขจัดเส้นชั้นและสร้างฐานที่สม่ำเสมอ โดยลด Ra จาก 12–20 µm เหลือ 3–6 µm ในขณะเดียวกันก็ให้ประโยชน์ในการขัดผิวที่บางเบา-

การขัดเงาด้วยกลไก - สำหรับพื้นผิวที่มองเห็นได้และข้อกำหนด Ra ที่แน่นหนา

เหมาะสำหรับต้นแบบที่สวยงามและส่วนประกอบที่มองเห็นได้ Ra ที่ทำได้ 0.2–1.6 µm

การขัดเงาด้วยไฟฟ้า - ตัวเลือกระดับมืออาชีพสำหรับการแพทย์และอาหาร-ชิ้นส่วนเกรด

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าจะให้ Ra 0.1–0.4 µm ที่สม่ำเสมอ ขจัดความเค้นระดับไมโคร- และทำให้พื้นผิวมีสภาพเป็นปกติ มักจะจำเป็นสำหรับการสมัครทางการแพทย์และอาหาร-

Abrasive Flow Machining (AFM) - โซลูชันสำหรับช่องภายใน

AFM เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการขัดทางเดินภายในที่ซับซ้อนในตัวแลกเปลี่ยนความร้อนและส่วนประกอบด้านการบินและอวกาศ

ตารางที่ 3: การเปรียบเทียบวิธีการตกแต่งพื้นผิวสำหรับชิ้นส่วนโลหะที่พิมพ์ด้วย 3D

หลัง-วิธีการประมวลผล - การทำฟิล์มทู่และเคมีบำบัด

การทำทู่จะขจัดเหล็กอิสระและสร้างชั้นออกไซด์ป้องกันบนสแตนเลส ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนได้อย่างมาก โลหะผสมไทเทเนียมและนิกเกิลมักต้องการการทำความสะอาดทางเคมีเพื่อกำจัดออกไซด์

หลัง-วิธีการประมวลผล - การขัดผิวด้วยการยิงและการทำให้พื้นผิวเชิงกลแข็งแรงขึ้น

การขัดผิวด้วยการยิงทำให้เกิดแรงกดอัดที่เป็นประโยชน์ ซึ่งช่วยยืดอายุความเมื่อยล้า มีการระบุไว้บ่อยครั้งในมาตรฐานการบินและอวกาศและยานยนต์ การขัดด้วยแรงกระแทกด้วยเลเซอร์ให้ผลลัพธ์ที่ลึกยิ่งขึ้นสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญ

ติดต่อได้เลย

ข้อกำหนดในการประมวลผล-โพสต์เฉพาะทางอุตสาหกรรม-

การบินและอวกาศและกลาโหม

ต้องการการบรรเทาความเครียด, HIP สำหรับโครงสร้างหลัก, CNC บนพื้นผิวผสมพันธุ์ และ NDT เต็มรูปแบบ ชิ้นส่วน AM ที่เป็นโลหะในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศมากกว่า 70% ผ่านกระบวนการ HIP (Wohlers Report 2023)

ยานยนต์

โดยทั่วไปแล้วต้นแบบจะต้องได้รับการบำบัดความร้อน + CNC บนผิวหน้าที่ใช้งานได้ ชิ้นส่วนการผลิตอาจเพิ่ม HIP สำหรับส่วนประกอบเครื่องยนต์

อุปกรณ์การแพทย์

ต้องใช้ HIP สำหรับการปลูกถ่าย การขัดผิวด้วยไฟฟ้า + การทำทู่ และการตรวจสอบอย่างละเอียด ในการทำงานของเรากับลูกค้าทางการแพทย์ การโพสต์-อย่างเหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการผ่านการตรวจสอบของ FDA และ ISO 13485

ต้นทุนและระยะเวลารอคอย

โดยทั่วไปแล้ว-การประมวลผลหลังจะคิดเป็น 25–55% ของต้นทุนโครงการทั้งหมด ผู้ผลิตการพิมพ์ 3D โลหะโปร่งใสพร้อมการตกแต่งขั้นสุดท้ายจะแจกแจงต้นทุนและระยะเวลารอคอยสินค้าทีละขั้นตอน

โพสต์-การประมวลผลไม่ใช่ส่วนเสริม-สำหรับบริการพิมพ์โลหะ 3D- เป็นขั้นตอนสำคัญในการเปลี่ยนรูปทรงที่พิมพ์ออกมาเป็นชิ้นส่วนที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพสูง- การเลือกการผสมผสานที่เหมาะสมอาจหมายถึงความแตกต่างระหว่างความสำเร็จของโครงการและความล้มเหลวที่มีค่าใช้จ่ายสูง

สำหรับคุณต่อไปชิ้นส่วนการบินและอวกาศการพิมพ์โลหะ 3 มิติหรือโครงการชิ้นส่วนโลหะยานยนต์ที่พิมพ์แบบ 3 มิติ ส่งไฟล์และข้อกำหนดของคุณเพื่อรับการตรวจทาน DFM ฟรีพร้อมคำแนะนำหลังการประมวลผล-ที่สมบูรณ์ ทีมงานบริการเต็มรูปแบบของเรา-มอบผลลัพธ์ที่เหมาะสมและได้รับการรับรองตั้งแต่การพิมพ์ไปจนถึงชิ้นงานที่เสร็จสมบูรณ์

อ้างอิง

MarketsandMarkets 2024: ตลาด Metal AM และระบบประมวลผลหลังบูรณาการ-คาดการณ์ถึงปี 2028

รายงานของ Wohlers ปี 2023: อัตราการยอมรับ HIP ในสถิติการใช้งาน AM และ NDT ด้านการบินและอวกาศ

ASTM A967 / ASTM B912: มาตรฐานการสร้างทู่และการขัดเงาด้วยไฟฟ้า

ASTM F86: มาตรฐานการรักษาพื้นผิวสำหรับการปลูกถ่ายศัลยกรรมที่เป็นโลหะ

AS9100D / NADCAP: ข้อกำหนดการรับรองด้านการบินและอวกาศ AM และหลัง-การประมวลผล

ISO 13485 / FDA 21 CFR Part 820: ข้อกำหนดด้านคุณภาพการประมวลผลหลังการผลิตอุปกรณ์การแพทย์-

เอกสารทางเทคนิคของ EOS GmbH / Trumpf: ตาม-ข้อมูลทรัพย์สินที่สร้างขึ้นและ-หลักเกณฑ์หลังการประมวลผล