Які етапи пост{0}}обробки зазвичай потрібні після завершення 3D-друку металу?

1. Видалення порошку та переробка: перший крок — перейти від «порошкового шару» до «незалежних частин».
Технологія SLM та інші методи 3D-друку з металу створюють предмети шляхом плавлення порошку шар за шаром. Після друку деталі занурюються в порошок, який не розплавився. По-перше, оператор повинен використати вибухозахищений пилосос, щоб очистити залишки порошку на поверхнях компонентів. Потім їм потрібно подати порошок у систему просіювання, щоб отримати порошок, який можна використовувати знову залежно від розміру частинок. Наприклад, після скринінгу порошок титанового сплаву з частинками від 15 до 45 мікрон можна повторно використовувати зі ступенем відновлення понад 90%. Ця процедура скорочує вартість матеріалів і шкоду, яку порошкові відходи завдають навколишньому середовищу.

2. Зняття напруги: найголовніше, щоб уберегти деталі від згинання та ламання
Під час 3D-друку металу може виникати залишкова напруга через швидке нагрівання та охолодження, через що деталі можуть зігнутися або навіть зламатися. Для зняття стресу необхідна теплова обробка. Помістіть деталі у вакуумну піч або піч із захистом від інертного газу, нагрійте їх до температури трохи нижче температури рекристалізації матеріалу (приблизно 600 градусів для титанового сплаву), потримайте їх там кілька годин, а потім дайте їм повільно охолонути. Наприклад, обробка зменшення напруги зменшила залишкову напругу на 70% після друку даної лопаті авіаційного двигуна. Це зробило деталь набагато більш стабільною з точки зору розміру.

3. Розділення частин: тонкі операції від будівельних плит до окремих людей
Механічна або електрична обробка повинна розділити з’єднання між деталями та будівельною плитою. Звичайним способом різання складних форм є електроерозійне різання дротом (ЕДМ), яке займає тривалий час (приблизно 2–4 години на шматок). Стрічкова пила ріже швидше (приблизно 10–30 хвилин на шматок), але різати може бути важко, оскільки матеріал під час різання стає твердішим. Наприклад, фірма, яка виробляє автомобільні компоненти, використовує стрічкові пилки для різання деталей із хромонікелевих сплавів заліза, а потім фрезерує з ЧПУ для інтеграції двох процесів розділення та точної обробки. Це робить роботу на 50% ефективнішою.

4. Термічна обробка: основний етап у покращенні характеристик матеріалів
Завдяки нагріванню, ізоляції та охолодженню матеріалів термічна обробка змінює їх мікроструктуру та робить їх міцнішими. Деякі звичайні кроки:

Відпал: усунення внутрішньої напруги та підвищення пластичності (наприклад, збільшення подовження алюмінієвого сплаву на 30% після відпалу);
Загартування та відпустка: зробити речі твердішими та міцнішими (наприклад, формувальна сталь отримує твердість HRC52-56 після загартування та відпустки);
Обробка розчином: зменшіть імовірність корозії матеріалів (наприклад, зменшивши ймовірність корозії нержавіючої сталі між зернами після обробки розчином).
Наприклад, компанія з виробництва медичних виробів виготовляє протез кульшового суглоба з титанового сплаву, який проходить обробку вакуумним відпалом. Це не тільки позбавляє від внутрішньої напруги, але також зменшує розмір зерна, що подвоює довговічність.

5. Обробка поверхні: багатовимірна оптимізація для покращення зовнішнього вигляду та функції
Одним із найважливіших кроків у покращенні деталей є обробка поверхні. Це покращує поверхню, зменшує ймовірність її іржавіння та довше служить. Деякі поширені способи:

Механічна обробка: наприклад, виправлення помилок розмірів за допомогою обробки та шліфування з ЧПУ. Наприклад, п’яти{1}}фрезерування з’єднання може збільшити похибку круглості з 0,1 мм до 0,02 мм після друку диска турбіни двигуна.
Піскоструминна обробка: компанія побутової електроніки використовувала високо-швидкісний потік піску, щоб потрапити на поверхню, видалити оксидний шар і зробити текстуру однорідною. Їм вдалося знизити шорсткість поверхні Ra корпусу телефону з титанового сплаву до 1,6 мкм за допомогою піскоструминної обробки.
Хімічне полірування/електрохімічне полірування: виробництво медичних пристроїв знизило шорсткість поверхні 3D-друкованих пористих імплантатів з 6–12 мкм до 0,2–1 мкм шляхом хімічного розчинення та згладжування поверхні. Це значно знижує ймовірність прилипання бактерій до імплантатів.
Покриття PVD може зробити поверхню форми втричі довшу, ніж без нього. З іншого боку, анодування робить алюмінієві сплави більш стійкими до корозії. Наприклад, авіаційна деталь, яка була анодована, може прослужити 1000 годин у випробуванні соляним туманом замість 240 годин.
6. Гаряче ізостатичне пресування (HIP): найкращий спосіб позбутися внутрішніх дефектів
Гаряче ізостатичне пресування є обов’язковим-етапом після обробки для застосувань, які потребують дуже високої надійності, як-от авіакосмічна промисловість. Під час цього процесу деталі поміщаються в резервуар високого -тиску (до 100–200 МПа) і нагріваються до 1200 градусів, завдяки чому матеріал згинається та закриває внутрішні пори та мікротріщини. Після обробки HIP щільність сопла ракетного двигуна збільшилася з 99,2% до 99,99%, а втомна міцність зросла на 40%.

7. Перевірка та тестування: останній крок, щоб переконатися в якості
Після завершення-обробки необхідно провести не-руйнівний контроль (наприклад, комп’ютерну томографію або ультразвукове дослідження), щоб перевірити якість усередині. Наприклад, компанія, що займається виробництвом автомобільних запчастин, використовує промислове комп’ютерне сканування, щоб перевірити внутрішні канали потоку тривимірних-надрукованих-охолоджуваних кожухів, щоб переконатися, що немає засмічень чи тріщин. Водночас вони проводять випробування механічних характеристик (наприклад, випробування на розтягування та випробування на твердість) і випробування точності розмірів (наприклад, вимірювання координат), щоб переконатися, що деталі відповідають вимогам конструкції.