一, основна технологія пост{0}}обробки та визначення тривалості
Існує п’ять основних етапів після-обробки металевого 3D-друку: видалення порошку, зняття напруги, нагрівання, механічна обробка та обробка поверхні. Час, який займає кожен крок, значною мірою залежить від вибору процесу.
1. Позбавлення від порошку та розділення частин: просто, але займає багато часу
Після того, як металеві шматки виготовлені в системі плавлення порошкового шару, закопаний порошок потрібно вийняти та просіяти, щоб його можна було використати знову. Очищення дрібних частин вручну займає від 1 до 2 годин, тоді як очищення великих структурних частин, таких як лопаті двигуна літака, займає від 3 до 5 годин і вимагає спеціального пилососа та вібраційного екрану. Електроерозійне різання дроту є найпоширенішим способом відокремлення частин, однак розрізання та розміщення складних структурних компонентів, таких як внутрішні канали потоку, може зайняти від 4 до 8 годин на шматок. Різання стрічковою пилкою відбувається швидко (від 10 до 30 хвилин на шматок), але воно працює лише для простих геометричних конструкцій і може легко викликати деформаційне зміцнення матеріалу.
2. Зменшення стресу та термічна обробка: важливо для забезпечення продуктивності
Якщо напруга всередині металу шар за шаром не знімається, це призведе до згинання деталей або навіть їх ламання. Поширеним методом є використання вакуумної печі для відпалу деталей із титанового сплаву. Їх потрібно витримати при 650 градусах протягом 4 годин, потім охолодити до кімнатної температури протягом 6–8 годин, щоб загальний час циклу становив понад 10 годин. З іншого боку, високотемпературні-деталі зі сплавів потрібно нагріти до 1200 градусів, витримати 6 годин і охолодити понад 12 годин. Гаряче ізостатичне пресування (HIP) може позбутися і пор, і стресу одночасно, але обладнання дороге, і кожен цикл обробки (який включає підвищення та зниження температури) займає від 8 до 16 годин.
3. Механічна обробка та обробка поверхні: подвійна мета точності та корисності
Точна обробка складних поверхонь, як-от проточні канали турбінних лопаток, може зайняти від 20 до 40 годин за допомогою п’яти-осьового обробного центру. Обробка таких деталей, як різьбові отвори та сполучаються поверхні, може зайняти додаткові 5-10 годин. Піскоструминна обробка може швидко зробити поверхню більш гладкою (Ra менше або дорівнює 3,2 мкм), і це займає лише 0,5–2 години для однієї деталі. Хімічне полірування може зробити поверхню схожою на дзеркало (Ra менше або дорівнює 0,2 мкм), але вона займає від 12 до 24 годин і виконує кілька етапів (видалення масла, промивання кислотою та пасивація). Для анодування (алюмінієвий сплав) або пасивації (нержавіюча сталь) та інших анти{15}}корозійних обробок необхідні підбір кольору, випробування та випробування товщини. Цей процес займає від 1 до 3 днів на один товар.
2. Приклад галузі: різні ситуації мають різну часову розбіжність
1. В аерокосмічній галузі подовжені цикли спричинені надзвичайною продуктивністю.
Технологія SLM використовується для друку рами паливного бака для конкретного ракетного двигуна. Процес після-обробки займає 94 години (приблизно 4 дні) і включає обробку HIP (16 годин), обробку з ЧПК (30 годин) і анодування (48 годин). Його високий відсоток пояснюється тим, що в суворих умовах діють дуже суворі стандарти щодо довговічності (це означає, що HIP має бути на 300% кращим) і цілісності поверхні (це означає, що випробування на сольовий туман потрібно проводити протягом понад 1000 годин).
2. Сфера медичних імплантатів: біосумісність є найважливішою річчю
Процес-обробки індивідуальних імплантатів кульшового суглоба з титанового сплаву займає загалом 44 години (приблизно 2 дні). Він включає вакуумний відпал (12 годин), полірування (8 годин) і стерильне пакування (24 години). Незважаючи на те, що період короткий, шорсткість поверхні повинна строго регулюватися (Ra < 0,1 мкм), щоб мінімізувати ефекти екранування напруги кісткової тканини. Тест на біосумісність (стандарт ISO 10993) також необхідний, щоб подовжити цикл.
3. У світі побутової електроніки масове виробництво скорочує час, необхідний для виготовлення одного виробу.
Використовуючи технологію BJ, надруковано сувій шарніра мобільного телефону, що складається з екрана. Етапи після{1}}обробки займають загалом 13 годин: термічна обробка (8 годин), піскоструминна обробка (1 година) і покриття поверхні (4 години). Завдяки великому виробництву (понад 10 000 штук на партію) автоматизовані виробничі лінії (наприклад, роботизоване полірування) скоротили час, необхідний для призначення кожної деталі, до півгодини, що набагато менше, ніж в аерокосмічній промисловості.
3, Технологічний тренд: скорочення циклу інтелекту та автоматизації
1. Інноваційний процес скорочує потребу в пост-обробці
Технологія друку без нагляду (наприклад, друк на площах і дво-стороннє порошкове покриття) може зменшити кількість опорних структур на 40%–60%, що скорочує час, необхідний для видалення опори, з кількох годин до 0,5–1 години. Технологія термічної обробки на місці поєднує процес відпалу з друкарським обладнанням, що економить час на перенесення деталей і завантаження в піч і скорочує цикл більш ніж на 30%.
2. Модернізація обладнання пришвидшує обробку
Робот-полірувальник із штучним інтелектом-може адаптувати свою обробку на основі керування зворотним зв’язком, скорочуючи час, необхідний для полірування одного виробу, з 2 годин до 0,5 години. П’ятиосьовий обробний центр із зв’язками має онлайн-систему виявлення, яка може коригувати траєкторію інструменту в режимі реального часу, знижуючи швидкість повторної обробки та підвищуючи ефективність складної обробки поверхні на 50%.
3. Процес спільної роботи для вдосконалення промислового ланцюга
Інтегроване обладнання для термообробки друку, як-от система EOS M400-4 з Німеччини, об’єднує всі кроки після друку в одній платформі. Це скорочує час, необхідний для переміщення та затискання деталей, і скорочує виробничі цикли на 40%. Хмарна-база даних процесів використовує алгоритми штучного інтелекту, щоб запропонувати найкращу комбінацію параметрів, що скорочує час, необхідний для розробки рішень після обробки для нових деталей від днів до годин.