Koje su uobičajene metode površinske obrade za 3D štampanje metala?

1, Mehanička precizna obrada: od tradicionalne izrade do inteligentne nadogradnje
Mehanička precizna obrada izravnava površine fizičkim oduzimanjem materijala. Ovo je glavni način dovršetka metalne 3D štampe. Glavne stvari koje radi su:
ručno poliranje
Korištenje opreme poput brusnog papira i paste za poliranje za poliranje korak po korak može uvelike smanjiti hrapavost površine (vrijednost Ra može ići od 10-20 μm do manje od 0,8 μm). Ovaj postupak, s druge strane, uvelike ovisi o iskustvu u radu, nije mnogo ponovljiv ili efikasan i dobar je samo za izradu malih serija proizvoda visoke-vrednosti-sa dodanom vrijednošću kao što su nakit i umjetnine.
CNC numerička kontrola brušenja
Korištenje CNC alatnih strojeva i dijamantskih alata za rezanje zajedno može omogućiti izradu komplikovanih površina sa vrlo visokom preciznošću (± 0,01 mm). Ali teško je raditi sa zamršenim karakteristikama kao što su unutrašnji kanali protoka i rešetkaste strukture jer je teško doći do alata. Tehnika obrade električnim pražnjenjem (EDM) potrebna je za pravljenje rupa za hlađenje u lopaticama turbine motora aviona, na primjer.
Sistem za automatsko poliranje
Zhejiang Tuobo i druge kompanije objavile su robotski sistem za automatsko poliranje koji može istovremeno ukloniti potporne strukture i polirati površine koristeći 3D vizualno pozicioniranje i kontrolu povratnih informacija sile. Ovaj sistem može raditi sa robotima različitih kompanija, kao što su ABB i KUKA. To je 3-5 puta brže nego da se isti posao radi ručno, a zadržava nepreciznost površine ispod ± 0,05 mm. Mnogo se koristio u oblastima poput medicinske opreme i autodijelova.
2. Hemijska i elektrohemijska obrada: kontrola mikrostrukture i dodavanje novih funkcija
Hemijski tretman mijenja površinu materijala otapanjem ili taloženjem. Njegove glavne operacije su:
poliranje hemikalijama
Korištenjem kiselih ili alkalnih otopina za selektivno rastvaranje površine može se riješiti nedostataka poput sferoidizacije i šljake koji se javljaju tijekom tiska. Na primjer, hemijsko poliranje može učiniti površinu implantata od legure titana manje hrapavom, krećući se od 6–12 μm do 0,2–1 μm, a može stvoriti i pasivacijski sloj kako bi bili otporniji na koroziju. Ovaj proces ima značajan učinak na obradu šupljih konstrukcija, ali je potrebna stroga kontrola koncentracije otopine i temperature kako bi se izbjegla prekomjerna korozija.
Elektrohemijsko poliranje (ECP)
Koristite jednosmjernu struju u elektrolitu da selektivno otopite mikro izbočine na metalnoj površini. Ovo će učiniti površinu glatkom kao ogledalo (Ra vrijednost može biti 0,01 μm ili manje). Mnogo medicinske opreme koristi ovu metodu. Na primjer, nakon ECP tretmana, hrapavost površine zglobnih proteza od legure kobalt hroma smanjuje se za 90%, otpornost na habanje se povećava za tri puta, a uzorci sloja za štampanje se mogu eliminisati, ispunjavajući zahtjeve biokompatibilnosti.
anodiziranje
Elektrolitički procesi mogu stvoriti guste oksidne prevlake (debljine 5-20 μm) na lakim legurama kao što su legure aluminija. Ovi filmovi mogu značajno povećati tvrdoću (do 500HV) i otpornost na koroziju. Na primjer, nakon tretmana tvrdom anodizacijom, avio-strukturne komponente mogu izdržati koroziju više od 5000 sati u okruženju sa 3,5% NaCl slanog spreja. Mikroporozna priroda sloja filma također može upiti maziva i smanjiti koeficijent trenja.
3. Tehnologija premazivanja i oblaganja: Kombinacija funkcionalne zaštite i dekoracije
Tehnologija premaza stvara zaštitni premaz na površini nanošenjem nečega fizički ili kemijski. Glavni koraci u ovom procesu su:
PVD je skraćenica od Physical Vapor Deposition.
Korištenje-bombardiranja jonima visoke energije za stavljanje tvrdih premaza kao što su TiN i CrN na površinu podloge. Ovim postupkom se može značajno poboljšati otpornost na habanje kalupnog čelika (produžiti mu vijek trajanja za 3-5 puta), a debljina premaza je samo 1-5 μm, bez utjecaja na točnost dimenzija dijelova. Na primjer, jedna kompanija je koristila PVD za obradu 3D štampanih kalupa i povećala učestalost štancanja sa 100.000 na 500.000 puta.
Galvanizacija i hemijsko prevlačenje
Galvanizacija koristi elektrolitičke reakcije za taloženje metalnih slojeva (kao što su Ni i Cu) na površini, što čini manju vjerovatnoću da korodira i čini vodljivijim. S druge strane, hemijsko prevlačenje koristi samokatalitičke reakcije da bi površina bila ujednačena (kao što je hemijska obrada od legure fosfora nikla). Na primjer, jedna kompanija koristi niklovanje bez elektronike za 3D print hladnjake od legure bakra. To ih čini otpornim na slani sprej 1000 sati umjesto 48 sati, dok i dalje imaju toplotnu provodljivost od 200 W/(m · K) ili više.
Prskanje i prekrivanje prahom
Premaz u spreju koristi protok zraka pod visokim-pritiskom za lijepljenje praškastog ili tečnog premaza na površinu, stvarajući zaštitni sloj debljine 20–100 μm. Raspršivanje praha, s druge strane, koristi elektrostatičku adsorpciju za ravnomjernu distribuciju praha, koji formira debeli premaz kada se ohladi. Ova metoda radi za vanjske alate, industrijske strojeve i druge situacije. Na primjer, jedna kompanija koristi premaz u prahu za obradu 3D-štampanih čeličnih strukturnih elemenata, što ih čini otpornim na neutralni slani sprej više od 2000 sati.
4. Nove tehnologije: Laserski i kompozitni procesi Vodeća inovacija: Lasersko poliranje
Korištenje laserskih zraka visoke{0}}e energije za topljenje površinskih materijala na maloj površini, a zatim protok rastopljenog bazena da izravna površinu. Ova metoda može raditi na zakrivljenim površinama koje su teško dostupne i imaju malu zonu pod utjecajem topline (manje ili jednako 0,1 mm). Na primjer, određeno preduzeće koristi lasersko poliranje za 3D štampanje visokotemperaturnih legura na bazi nikla, smanjujući hrapavost površine sa Ra 8 μm na Ra 2 μm, a zadržavajući mehanička svojstva materijala nepromijenjena.
Abrazivna obrada strujanjem (AFM)
Za poliranje složenih karakteristika kao što su poprečne rupe i unutrašnji kanali protoka, viskoelastični abrazivni materijal struji kroz unutrašnju komoru komponente. Ova procedura može funkcionirati na mjestima do kojih je teško doći. Na primjer, jedna kompanija koristi AFM za obradu 3D-štampanih mlaznica za avio gorivo, što čini unutrašnju površinu manje hrapavom (od Ra 16 μm do Ra 1,6 μm) i poboljšava ujednačenost protoka za 20%.
Integracija kompozitnih procesa
Korištenje više od jedne metode obrade za zajednički rad na poboljšanju performansi. Na primjer, određeno preduzeće usvaja kombinovani proces "hemijsko poliranje+eloksiranje+PVD premaz" za 3D štampanje implantata od legure titanijuma, koji smanjuje hrapavost površine na Ra 0,05 μm, poboljšava otpornost na koroziju za 5 puta, a čvrstoća vezivanja između premaza i podloge dostiže 40{{7} dugotrajnih zahteva za rad implantata.