Чи однакові потреби в фінішній обробці металевих 3D-принтів є у різних галузей?

1. Аерокосмічна промисловість: найкраща продуктивність і здатність адаптуватися до екстремальних умов
Сектор літаків має дуже вимогливі стандарти для металевих 3D-друкованих деталей. Одним словом, ці частини мають бути міцними, здатними витримувати високі температури, надійними та легкими. Наприклад, лопаті турбіни авіаційного двигуна повинні працювати при температурах понад 1000 градусів і підтримувати відцентрові сили в десятки тисяч обертів на хвилину. Вони також мають бути на 30-50% легшими за стандартні виливки. Це дуже складне робоче середовище висуває три основні вимоги до пост-обробки:

Контроль мікроструктури: використання гарячого ізостатичного пресування (HIP), щоб позбутися внутрішніх пор і отримати щільність матеріалу близько 100%. Певна авіабудівна компанія використовує лопаті з титанового сплаву, оброблені HIP-3D. Ці леза служать у п’ять разів довше, ніж необроблені частини, і на 92% міцніші, ніж ковані деталі.
Позбавлення від залишкової напруги: Залишкова напруга від процесу лазерного селективного плавлення (SLM) може досягати 60% межі текучості матеріалу. Відпал напруги (витримка при 550 градусах протягом 4 годин) необхідний, щоб знизити рівень напруги до безпечного рівня. Після такої обробки несуча-конструкція космічного корабля могла змінити форму від 3,2 мм до 0,1 мм.
Контроль цілісності поверхні: електролітичне полірування знижує шорсткість поверхні з Ra12,5 мкм до Ra0,4 мкм і створює шар пасивації товщиною 1–2 мкм. Завдяки цьому випробування соляним туманом триває від 200 до 2000 годин і робить продукт безпечним для використання в морському середовищі.
2, Медичні імплантати: біосумісність та індивідуальне налаштування
Медичний бізнес потребує металевих 3D-друкованих частин, які безпечні для живих істот і можуть використовуватися різними способами. Основна проблема полягає в тому, щоб переконатися, що "функція структури матеріалу" збігається тричі. Наприклад, індивідуальний протез кульшового суглоба повинен відповідати таким параметрам для подальшої-обробки:

Поверхнева біологічна активація: шар пористого оксиду товщиною 20 мкм створюється на поверхні титанового сплаву за допомогою мікродугового оксидування. Пористість зберігається в діапазоні від 30% до 40%, а розмір пор становить від 50 до 100 мкм, що схоже на структуру людських кісткових трабекул. Клінічне дослідження показало, що ця обробка поверхні може підвищити темп інтеграції кістки на 40%, досягнувши рівня стабільності протеза 98,7% через шість місяців після -операції.
Обробка без використання магнітів: щоб ядерний магнітний резонанс працював, залишковий магнетизм матеріалу має бути меншим за 5 нТл, а різницю в орієнтації магнітного домену, яка виникає під час друку, потрібно усунути за допомогою обробки твердим розчином (ізоляція 850 градусів протягом 2 годин і загартування водою). Після цієї терапії область артефактів зображення, спричинених специфічним серцевим стентом у апараті 3T МРТ, зменшилася на 82%.
Контроль розміру, унікальний для вас: п’яти-осьовий обробний центр шліфує поверхню з’єднання з точністю ± 0,02 мм. Використовуючи зворотне проектування для сканування даних комп’ютерної томографії пацієнта, 3D-друк і точну обробку з ЧПУ, індивідуальний імплантат для ремонту черепа підходить для 99,3% місця дефекту.
3. Виготовлення автомобілів: балансування ваги та вартості
В автомобільному секторі існує «поляризована» потреба в металевих 3D-друкованих деталях. Високі-моделі потребують найкращої продуктивності, тоді як недорогі-моделі хочуть знизити витрати. Ця унікальна вимога змушує технологію пост{5}}обробки змінюватися двома способами:

Високопродуктивна обробка-компонентів: корпус двигуна нового енерготранспортного засобу виготовлено з алюмінієвого сплаву, надрукованого на 3D. Термічна обробка T6 (твердий розчин 530 градусів + штучне старіння 170 градусів) підвищує міцність на розрив з 280 МПа до 380 МПа. Теплопровідність також покращена зі 120 Вт/(м · К) до 180 Вт/(м · К), щоб задовольнити потреби модулів IGBT для розсіювання тепла.
Обробка економічних компонентів: конкретна економічна модель використовує 3D-друковані кронштейни з нержавіючої сталі, шорсткість поверхні зменшена від Ra10 мкм до Ra3,2 мкм за допомогою піскоструминної обробки з використанням частинок піску Al2O3 розміром 80 меш. Одночасно створюється стискаючий напружений шар товщиною 0,5 мкм, який продовжує термін служби втоми з 50 000 до 200 000 циклів, що відповідає критеріям 10-річного використання.
Оптимізація серійного виробництва: багато-лазерний пристрій SLM друкує спеціальний корпус передавального клапана, а онлайновий лазерний інтерферометр перевіряє якість міжшарового з’єднання в реальному часі. За допомогою автоматизованої дробеструйної обробки (скляні кульки, розмір частинок 220 меш) час після-обробки однієї деталі скорочується з 45 хвилин до 12 хвилин, цього часу достатньо для виготовлення 500 000 штук на рік.
4. Енергетичне обладнання: гарантовано довговічність і стійкість до корозії
Металеві 3D-друковані деталі повинні витримувати дуже суворі умови, такі як високі температури, високий тиск і значна корозія. Це стосується атомної енергетики, нафтохімії та ін. Спеціальний підводний нафтовий і газовий клапан виготовлено зі сплаву на основі нікелю, який був надрукований на 3D. Система пост-обробки включає:

Очищення за допомогою надкритичних рідин: використання рідкого CO2 для видалення залишків порошку у внутрішньому каналі потоку, цей метод у вісім разів ефективніший, ніж звичайне ультразвукове очищення, а розмір залишків частинок зберігається нижче 10 мкм.
Градієнтна термічна обробка: завдяки сегментованому гарту (загартування у воді 1050 градусів + 760 ступінь гарту в маслі) на поверхні матеріалу утворюється мартенситний шар товщиною 1 мм, а структура аустеніту зберігається в ядрі. Завдяки цьому ударна в'язкість клапана змінюється від 20 Дж до 120 Дж при низькій температурі -46 градусів.
Технологія композитного покриття: спочатку плазмове напилення створює керамічний шар Al2O3-13% TiO2 товщиною 0,3 мм. Потім лазерне покриття додає шар сплаву NiCrBSi товщиною 0,1 мм. Це знижує швидкість корозії клапана з 0,02 мм/рік до 0,001 мм/рік у 5% розчині NaCl.