เหตุใดการขัดเงาด้วยไฟฟ้ากับการขัดเชิงกลสำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยโลหะ 3 มิติ: คุณจะเลือกชิ้นส่วนที่ใช่ได้อย่างไร

เหตุใดการตกแต่งพื้นผิวจึงมีความสำคัญในการพิมพ์โลหะ 3D มากกว่าที่คุณคิด

ชิ้นส่วนโลหะมีลักษณะอย่างไรเมื่อมองจากเครื่องพิมพ์โดยตรง?

การสร้างต้นแบบการพิมพ์ SLM 3Dและโดยทั่วไปชิ้นส่วน DMLS จะออกจากเครื่องจักรด้วยความหยาบของพื้นผิว (Ra) 6–20 µm ในขณะที่ EBM มักจะสูงถึง 20–35 µm ในทางตรงกันข้าม ชิ้นส่วนกลึง CNC โดยทั่วไปจะมีขนาด 0.8–3.2 µm จากประสบการณ์ของเราในการสนับสนุนโครงการหลายร้อยโครงการ ส่วนประกอบการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเกือบทุกชิ้นต้องใช้ชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติที่เป็นโลหะหลังการประมวลผลจึงจะสามารถใช้งานได้

การตกแต่งพื้นผิวไม่ใช่แค่รูปลักษณ์ - แต่ยังส่งผลต่อฟังก์ชันการทำงาน

คุณภาพพื้นผิวส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการทำงาน พื้นผิวที่ขรุขระจะเพิ่มการเสียดสี ดักจับแบคทีเรีย ลดอายุความเมื่อยล้า และอาจส่งผลต่อความต้านทานการกัดกร่อนหรือความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น การลด Ra จาก 12 µm เป็น 0.8 µm บนสแตนเลส 316L สามารถปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนแบบรูพรุนได้ประมาณ 40% นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการตกแต่งพื้นผิวรากฟันเทียมทางการแพทย์ การขัดเงาชิ้นส่วน SLM ของการบินและอวกาศ และคุณภาพพื้นผิวต้นแบบโลหะที่ใช้งานได้

ถนนสองสายสู่พื้นผิวเรียบ

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการเคมีไฟฟ้าที่เลือกละลายจุดสูงสุดของพื้นผิว การขัดเชิงกลใช้การเสียดสีทางกายภาพ การเลือกระหว่างการขัดเงาด้วยไฟฟ้ากับการขัดเงาแบบกลไกขึ้นอยู่กับวัสดุ รูปทรง และข้อกำหนดการใช้งานขั้นสุดท้าย-ในการพิมพ์ 3D แบบเติมโลหะ

ตารางที่ 1: เมื่อ-สร้างความหยาบผิวโดยกระบวนการ Metal AM

การขัดด้วยไฟฟ้า

วิทยาศาสตร์พื้นฐาน (ไม่มีส่วนที่น่าเบื่อ)

ชิ้นส่วนจะถูกจุ่มลงในอ่างอิเล็กโทรไลต์และกลายเป็นขั้วบวก กระแสไฟที่จ่ายไปจะทำให้พีคระดับจุลภาคละลายได้เป็นพิเศษ และทำให้พื้นผิวเรียบขึ้น พารามิเตอร์หลักประกอบด้วยความหนาแน่นกระแส 10–50 A/dm² อุณหภูมิอ่าง 50–80 องศา และเวลา 3–30 นาที โดยจะได้ค่า Ra ที่ 0.1–0.8 µm เป็นประจำ

การขัดด้วยไฟฟ้าทำอะไรได้บ้าง แต่การขัดด้วยเครื่องกลไม่สามารถทำได้

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเข้าถึงช่องภายในที่ซับซ้อน รูลึก และโครงตาข่ายที่เครื่องมือไม่สามารถเข้าถึงได้ ช่วยขจัดชั้นบางๆ ที่รับแรงกด ปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อน และเคลือบพื้นผิวในขั้นตอนเดียว เราพบว่าสิ่งนี้สร้างความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญสำหรับพื้นผิวต้นแบบไทเทเนียมและการรักษาพื้นผิวการพิมพ์ 3 มิติสแตนเลสที่ซับซ้อน

ข้อจำกัดของการขัดเงาด้วยไฟฟ้าที่คุณต้องรู้

วัสดุบางชนิดไม่ได้ตอบสนองเท่ากัน (อลูมิเนียมอัลลอยด์และเหล็กกล้าเครื่องมือบางชนิดมีความท้าทาย) โดยจะขจัดปริมาณวัสดุที่สม่ำเสมอแต่คาดเดาได้ (โดยทั่วไปคือ 0.005–0.05 มม.) ซึ่งจะต้องนำมาพิจารณาในการออกแบบ กระบวนการนี้ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษและการจัดการสารเคมี เป็นผู้รอบรู้การพิมพ์ 3 มิติโลหะโรงงานที่มีการตกแต่งพื้นผิวจะให้คำแนะนำเกี่ยวกับความเหมาะสมล่วงหน้าอย่างชัดเจน

ตารางที่ 2: ประสิทธิภาพการขัดเงาด้วยไฟฟ้าตามวัสดุ

การขัดเงาทางกล

การขัดด้วยกลไกจริงๆ แล้วเกี่ยวข้องกับอะไร

วิธีนี้ใช้สารกัดกร่อนตั้งแต่การเจียรหยาบไปจนถึงการขัดละเอียด - เพื่อขจัดจุดสูงสุดของพื้นผิวออก เทคนิคต่างๆ ได้แก่ การเจียรด้วยมือ การตกแต่งขั้นสุดท้ายด้วยการสั่นสะเทือน การยิงระเบิด การกลิ้ง และการขัดเงาโดยใช้เครื่อง CNC- Ra ที่ได้จะอยู่ในช่วง 0.2–3.2 µm ขึ้นอยู่กับกระบวนการ

ข้อดีของการขัดด้วยกลไกนำมาสู่โต๊ะ

ใช้งานได้กับโลหะเกือบทั้งหมด ช่วยให้สามารถรักษาตรงจุดในพื้นที่เฉพาะ และให้ความยืดหยุ่นในการปรากฏครั้งสุดท้าย (กระจก แปรง หรือด้าน) มักจะคุ้มค่ากว่า-สำหรับการสร้างต้นแบบการพิมพ์ SLM 3D และรูปทรงเรขาคณิตที่เรียบง่ายกว่า

ในกรณีที่การขัดด้วยกลไกสั้นเกินไป

เข้าถึงคุณลักษณะภายในได้ยาก ให้ความสม่ำเสมอที่แปรผันในการทำงานแบบแมนนวล และอาจทำให้เกิดความเค้นตกค้างได้ สำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์ที่มีรูพรุน อาจเสี่ยงต่อการอุดตันรูขุมขนที่สำคัญ

ตารางที่ 3: การเปรียบเทียบวิธีการขัดเงาด้วยกลไก

การเปรียบเทียบตัวต่อตัว-ถึง- การขัดเงาด้วยไฟฟ้ากับการขัดด้วยกลไก

เคียงข้าง-โดย-ไม่มีใครยอมให้คุณเผชิญหน้า

ตารางที่ 4: การเปรียบเทียบการขัดเงาด้วยไฟฟ้ากับการขัดด้วยกลไกแบบเต็ม

สถานการณ์ที่คุณควรเลือกการขัดเงาด้วยไฟฟ้าเสมอ

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเป็นตัวเลือกที่ชัดเจนสำหรับการตกแต่งพื้นผิวรากฟันเทียมทางการแพทย์ พื้นผิวสัมผัสอาหาร/ยา ช่องการไหลภายในที่ซับซ้อน และ-ส่วนประกอบที่สำคัญต่อการกัดกร่อน

สถานการณ์ที่การขัดด้วยกลไกเหมาะสมกว่า

การขัดเงาด้วยกลไกมักเหมาะกว่าสำหรับการสร้างต้นแบบด้วยภาพ พื้นผิว-พิกัดความเผื่อที่แน่นหนา เฉพาะจุด ชิ้นส่วนอะลูมิเนียม และการรัน-ปริมาณต่ำ-ที่มีความละเอียดอ่อนต่อต้นทุน

เมื่อคุณต้องการทั้งสองอย่าง

ในการทำงานของเรากับลูกค้า ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดมักมาจากขั้นตอนการทำงานแบบผสมผสาน: การขัดผิวหรือการเจียรด้วยกลไกเบื้องต้นเพื่อขจัดความหยาบหนัก ตามด้วยการขัดด้วยไฟฟ้าเพื่อความเรียบเนียนและการสร้างฟิล์มในขั้นตอนสุดท้าย วิธีการนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับการขัดเงาชิ้นส่วน SLM ของการบินและอวกาศที่มีประสิทธิภาพสูง-และชิ้นส่วนทางการแพทย์ที่มีความต้องการสูง

ข้อกำหนดเฉพาะของอุตสาหกรรม-

อุปกรณ์การแพทย์

ISO 13485, FDA 21 CFR Part 820 และ ASTM F86 มักกำหนด Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 µm พร้อมด้วยการสร้างฟิล์มที่ผ่านการตรวจสอบแล้วสำหรับการปลูกถ่ายและเครื่องมือผ่าตัด

การบินและอวกาศและการป้องกัน - ความเหนื่อยล้าชีวิตต้องมาก่อน

AS9100 และ NADCAP จำเป็นต้องมีกระบวนการที่จัดทำเป็นเอกสาร การปรับปรุงผิวสำเร็จจาก 8 µm เป็น 1.6 µm สามารถยืดอายุความล้าของ Ti-6Al-4V ได้ประมาณ 25%

อาหาร เครื่องดื่ม และเภสัชกรรม

โดยทั่วไปมาตรฐานด้านสุขอนามัย 3-A กำหนดให้ Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 µm การขัดเงาด้วยไฟฟ้าเป็นมาตรฐานที่กำหนดขึ้นสำหรับการรักษาพื้นผิวการพิมพ์ 3 มิติด้วยสแตนเลส

อุตสาหกรรมและยานยนต์

IATF 16949 เน้นประสิทธิภาพการทำงานสำหรับการซีลผิวหน้าและพื้นผิวที่สึกหรอ

ต้นทุนและระยะเวลารอคอย

การขัดเงาด้วยไฟฟ้าสำหรับชิ้นส่วนสแตนเลสขนาดเล็กโดยทั่วไปจะมีราคา 10-50 เหรียญสหรัฐต่อชิ้น พร้อมส่วนลดเป็นชุดจำนวนมาก วิธีการทางกลมีตั้งแต่ 3–80 เหรียญสหรัฐ ขึ้นอยู่กับเทคนิค ต้นทุนที่ซ่อนอยู่ เช่น การทำงานซ้ำจากการเบี่ยงเบนมิติหรือความล่าช้าในการรับรอง อาจเกินกว่าการประหยัดล่วงหน้าได้มาก บริษัทผู้ผลิตสารเติมแต่งโลหะที่เชื่อถือได้พร้อมการขัดเงาจะให้การวิเคราะห์การแลกเปลี่ยน-ที่ชัดเจน

ติดต่อได้เลย

ไม่มีวิธีการขัดเงาที่ "ดีที่สุด" เพียงอย่างเดียวสำหรับการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ - มีเพียงวิธีเดียวที่ตรงกับวัสดุ รูปทรง ข้อกำหนดด้านการทำงาน และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบของคุณมากที่สุด ชิ้นส่วนภายนอกที่มีลักษณะคล้ายกันสามารถให้บริการจริงได้แตกต่างกันอย่างมาก ขึ้นอยู่กับกลยุทธ์การตกแต่งที่เลือก

สำหรับคุณต่อไปการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะแบบเติมแต่งโครงการ ส่งไฟล์ของคุณพร้อมกับข้อกำหนดพื้นผิวเพื่อรับการตรวจสอบ DFM ฟรี ทีมงานของเราที่ให้บริการเต็มรูปแบบ-จากซัพพลายเออร์ชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติโลหะแบบกำหนดเองจะแนะนำกลยุทธ์การตกแต่งขั้นสุดท้ายที่เหมาะสมที่สุดเพื่อสร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพ ต้นทุน และระยะเวลารอคอยสินค้า

อ้างอิง

MarketsandMarkets 2024: Metal AM โพสต์-กำลังประมวลผลขนาดตลาดและคาดการณ์ถึงปี 2028

รายงานของ Wohlers ปี 2023: ข้อมูลการนำการบำบัดพื้นผิวของการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุทั่วโลกไปใช้

ASTM B912: ข้อกำหนดมาตรฐานสำหรับการทู่เหล็กกล้าไร้สนิมโดยใช้การขัดเงาด้วยไฟฟ้า

ISO 13485 / FDA 21 CFR ส่วนที่ 820: ข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิวในการผลิตอุปกรณ์การแพทย์

มาตรฐานด้านสุขอนามัย 3-A: ข้อกำหนดการตกแต่งพื้นผิวสำหรับการสัมผัสกับอาหาร/ยา

AS9100D / NADCAP: ข้อกำหนดการรับรองด้านการบินและอวกาศ AM และการเคลือบพื้นผิว

เอกสารข้อมูลทางเทคนิคของ EOS GmbH: ตาม-ค่าความหยาบพื้นผิวที่สร้างขึ้น

ASM International - คู่มือวิศวกรรมพื้นผิว: พารามิเตอร์การขัดเงาด้วยไฟฟ้าและการตกแต่งเชิงกล