Kakva je površina metalnih 3D štampanih delova?

Kakva je površina metalnih 3D štampanih delova?

Kao iskusan dobavljač u industriji metalne 3D štampe, iz prve ruke sam svjedočio izvanrednoj evoluciji ove tehnologije i jedinstvenim karakteristikama koje ona daje konačnim proizvodima. Jedno od najčešće postavljanih pitanja naših klijenata je o površinskoj obradi metalnih 3D štampanih delova. U ovom postu na blogu proći ću u zamršenosti ove teme, istražujući faktore koji utječu na završnu obradu površine, tipičan izgled ovih dijelova i metode za poboljšanje.

Razumijevanje osnova metalne 3D obrade površinske obrade

Metalna 3D štampa, takođe poznata kao aditivna proizvodnja, gradi delove sloj po sloj od metalnog praha. Za razliku od tradicionalnih metoda proizvodnje kao što su strojna obrada ili lijevanje, koje počinju s čvrstim blokom materijala i uklanjaju višak kako bi se stvorio željeni oblik, 3D štampa dodaje materijal upravo tamo gdje je potreban. Ova fundamentalna razlika u procesu proizvodnje ima značajan utjecaj na završnu obradu završnog dijela.

Završnu obradu metalnih 3D štampanih delova obično karakteriše pomalo gruba tekstura. Ovo je prvenstveno zbog prirode procesa taloženja sloj po sloj. Svaki sloj metalnog praha se spaja uz pomoć izvora visoke energije, kao što je laser ili elektronski snop. Tokom ovog procesa, rastopljeni metal se stvrdnjava, a granice između slojeva mogu biti vidljive na površini, što rezultira stepenastim ili valovitim izgledom.

Faktori koji utječu na završnu obradu površine

Nekoliko faktora može uticati na završnu obradu metalnih 3D štampanih delova. Razumijevanje ovih faktora je ključno za postizanje željenog kvaliteta površine.

• Proces štampanja:Različiti procesi 3D štampanja metala mogu proizvesti različite završne obrade površine. Na primjer, procesi fuzije u sloju praha, kao što su selektivno lasersko topljenje (SLM) i topljenje elektronskim snopom (EBM), općenito rezultiraju grubljom površinom u usporedbi s procesima usmjerenog taloženja energije (DED). To je zato što fuzija sloja praha uključuje topljenje pojedinačnih čestica praha, što može dovesti do nepravilnije topografije površine.
• Svojstva materijala:Vrsta metala koji se koristi u procesu 3D štampanja takođe može uticati na završnu obradu površine. Neki metali, kao što su aluminij i titan, imaju tendenciju da imaju glatkiju površinu u odnosu na druge, kao što je nehrđajući čelik. To je zbog razlika u njihovim tačkama topljenja, toplinskoj provodljivosti i ponašanju učvršćivanja.
• Parametri štampanja:Parametri štampe, kao što su snaga lasera, brzina skeniranja i debljina sloja, igraju ključnu ulogu u određivanju završne obrade površine. Optimizacija ovih parametara može pomoći u smanjenju hrapavosti površine i poboljšanju ukupne kvalitete dijela. Na primjer, smanjenje debljine sloja može rezultirati glađom površinom, ali može i povećati vrijeme ispisa.
• naknadna obrada:Tehnike naknadne obrade mogu značajno poboljšati završnu obradu metalnih 3D štampanih delova. Ove tehnike uključuju mašinsku obradu, poliranje, pjeskarenje i hemijsko jetkanje. Obrada se može koristiti za uklanjanje grubog vanjskog sloja dijela i postizanje precizne točnosti dimenzija. Poliranje može dodatno zagladiti površinu i poboljšati njen izgled. Pjeskarenje se može koristiti za uklanjanje preostalih čestica praha i stvaranje ujednačene teksture površine. Hemijsko jetkanje se može koristiti za selektivno uklanjanje materijala s površine i stvaranje specifičnog uzorka ili završne obrade.

Tipičan izgled metalnih 3D štampanih delova

Površinska obrada metalnih 3D štampanih delova može varirati u zavisnosti od gore navedenih faktora. Međutim, općenito, ovi dijelovi imaju poseban izgled koji ih izdvaja od tradicionalno proizvedenih dijelova.

• gruba tekstura:Kao što je ranije spomenuto, metalni 3D štampani dijelovi obično imaju grubu teksturu zbog procesa nanošenja sloj po sloj. Površina može izgledati zrnasto ili imati stepenasti uzorak, posebno na zakrivljenim ili nagnutim površinama.
• Poroznost:Metalni 3D štampani dijelovi također mogu pokazati određenu poroznost, što je prisustvo malih šupljina ili rupa u materijalu. Ovo može biti uzrokovano nepotpunim topljenjem čestica praha ili prisustvom plinskih mjehurića tokom procesa tiska. Poroznost može uticati na mehanička svojstva dijela i možda će se morati riješiti kroz tehnike naknadne obrade.
• Površinski defekti:U nekim slučajevima, metalni 3D štampani dijelovi mogu imati površinske defekte, kao što su pukotine, raslojavanje ili savijanje. Ovi defekti mogu biti uzrokovani raznim faktorima, uključujući nepravilne parametre štampanja, nečistoće materijala ili termička naprezanja tokom procesa štampanja. Otkrivanje i otklanjanje ovih nedostataka je ključno za osiguranje kvaliteta i pouzdanosti dijela.

Poboljšanje završne obrade metalnih 3D štampanih delova

Iako površina metalnih 3D štampanih delova možda nije tako glatka kao kod tradicionalno proizvedenih delova, postoji nekoliko metoda za poboljšanje.

• Optimiziranje parametara štampanja:Kao što je ranije spomenuto, optimizacija parametara tiska može pomoći u smanjenju hrapavosti površine i poboljšanju cjelokupne kvalitete dijela. Ovo može uključivati ​​podešavanje snage lasera, brzine skeniranja, debljine sloja i drugih parametara na osnovu specifičnog materijala i geometrije dijela.
• Tehnike naknadne obrade:Tehnike naknadne obrade mogu značajno poboljšati završnu obradu metalnih 3D štampanih delova. Ove tehnike uključuju mašinsku obradu, poliranje, pjeskarenje i hemijsko jetkanje. Obrada se može koristiti za uklanjanje grubog vanjskog sloja dijela i postizanje precizne točnosti dimenzija. Poliranje može dodatno zagladiti površinu i poboljšati njen izgled. Pjeskarenje se može koristiti za uklanjanje preostalih čestica praha i stvaranje ujednačene teksture površine. Hemijsko jetkanje se može koristiti za selektivno uklanjanje materijala s površine i stvaranje specifičnog uzorka ili završne obrade.
• Korištenje struktura podrške:Potporne strukture se često koriste u metalnoj 3D štampi kako bi se spriječilo da se dio sruši tokom procesa štampanja. Međutim, ove potporne strukture mogu ostaviti tragove na površini dijela. Pažljivo uklanjanje potpornih konstrukcija i korištenje odgovarajućih tehnika naknadne obrade može pomoći u smanjenju ovih tragova i poboljšanju završne obrade površine.
• Površinski premaz:Nanošenje površinskog premaza na metalni 3D štampani dio također može poboljšati njegovu površinsku obradu i pružiti dodatnu zaštitu. Površinski premazi mogu uključivati ​​boje, prah ili galvanizaciju. Ovi premazi mogu poboljšati izgled dijela, poboljšati njegovu otpornost na koroziju i smanjiti trenje.

Primjena metalnih 3D printanih dijelova s ​​različitim završnim obradama

Završna obrada metalnih 3D štampanih delova može imati značajan uticaj na njihove performanse i primenu. Evo nekoliko primjera primjena gdje su potrebne različite završne obrade:

• Vazduhoplovstvo i odbrana:U vazduhoplovnoj i odbrambenoj industriji, metalni 3D štampani delovi se često koriste u kritičnim aplikacijama gde se zahtevaju visoka čvrstoća, lagana i precizna tačnost dimenzija. Ovi dijelovi će možda morati imati glatku površinu kako bi se smanjio otpor i poboljšala aerodinamika. na primjer,Aluminijumske usisne grane za 3D štampanjemože imati koristi od glatke površine za poboljšanje protoka zraka i goriva u motor.
• Medicina i stomatologija:U medicinskoj i stomatološkoj industriji metalni 3D štampani dijelovi se koriste za razne primjene, uključujući implantate, protetiku i hirurške instrumente. Ovi dijelovi će možda morati imati glatku površinu kako bi se smanjio rizik od infekcije i poboljšao udobnost pacijenta. Na primjer, 3D štampani zubni implantati mogu imati koristi od glatke površine kako bi promovirali oseointegraciju i smanjili rizik od periimplantitisa.
• automobilska industrija:U automobilskoj industriji, metalni 3D štampani dijelovi se koriste za razne primjene, uključujući komponente motora, dijelove ovjesa i kočione čeljusti. Ovi dijelovi će možda morati imati glatku površinu kako bi se smanjilo trenje i poboljšale performanse. na primjer,Razdjelnik motora za 3D štampanjemože imati koristi od glatke površine za poboljšanje protoka zraka i goriva u motor i poboljšanje efikasnosti sagorijevanja.
• Alati i proizvodnja:U industriji alata i proizvodnji, metalni 3D štampani dijelovi se koriste za različite primjene, uključujući kalupe, kalupe i učvršćivače. Ovi dijelovi će možda morati imati glatku površinu kako bi se poboljšao kvalitet proizvoda koje proizvode. Na primjer, 3D štampani kalupi mogu imati koristi od glatke površine kako bi se smanjilo trenje između kalupa i radnog komada i poboljšala završna obrada oblikovanog dijela.

Zaključak

Završna obrada metalnih 3D štampanih delova je složena tema na koju utiče nekoliko faktora, uključujući proces štampanja, svojstva materijala, parametre štampanja i tehnike naknadne obrade. Iako ovi dijelovi obično imaju pomalo grubu teksturu zbog procesa taloženja sloj po sloj, postoji nekoliko metoda za poboljšanje njihove površinske obrade i postizanje željenog kvaliteta. Razumijevanje faktora koji utiču na završnu obradu površine i odabir odgovarajućih tehnika naknadne obrade može pomoći da se osiguraju performanse i pouzdanost metalnih 3D štampanih dijelova u različitim primjenama.

Ako ste zainteresovani da saznate više o 3D štampanju metala i kako ono može biti od koristi vašem poslovanju, ili ako imate posebne zahteve za završnu obradu vaših delova, slobodno nas kontaktirajte. Naš tim stručnjaka je tu da vam pomogne u postizanju najboljih mogućih rezultata sa vašim projektima metalne 3D štampe.

Reference

• Gibson, I., Rosen, DW, & Stucker, B. (2010). Tehnologije aditivne proizvodnje: brza izrada prototipa do direktne digitalne proizvodnje. Springer Science & Business Media.
• Kruth, JP, Leu, MC, i Nakagawa, T. (2007). Napredak u aditivnoj proizvodnji i brzoj izradi prototipa. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 56(2), 525-546.
• Wohlers, T. i Gornet, P. (2018). Wohlersov izvještaj 2018: 3D štampanje i stanje proizvodnje aditiva u industriji. Wohlers Associates.