Kāda ir atšķirība starp metāla 3D drukāšanas{0}pēcapstrādi un tradicionālo apstrādi?

一, Tehniskais princips: atšķirība starp aditīvo un atņemto ražošanas procesu
Metāla 3D drukāšana ir piedevu ražošanas (AM) veids, kas veido trīsdimensiju objektus, sakraujot metāla pulveru (piemēram, titāna sakausējumu un nerūsējošā tērauda) vai stiepļu slāņus un kausējot un sacietējot tos ar siltuma avotiem, piemēram, lāzeriem un elektronu stariem. Šai procedūrai nav nepieciešama veidne, un tā var uzreiz pārvērst digitālo modeli par īstu lietu. Tomēr formētās daļas virsma ir raupja (Ra6,3–12,5 μm), un iekšpusē var būt atlikušais spriegums vai mikroporu defekti, kas ir jānovērš, lai nodrošinātu labāku veiktspēju ar pēcapstrādi.

Tradicionālās apstrādes pamatā ir atņemšanas ražošanas ideja. Tas sākas ar pilnu metāla sagatavi un izmanto griezējinstrumentus, piemēram, virpošanu, frēzēšanu un urbšanu, lai noņemtu papildu materiālu, līdz tiek sasniegta vēlamā forma. Tam ir lieliska formēšanas precizitāte (līdz IT5 līmenim) un laba virsmas gludums (Ra0,1-0,4 μm), taču to ir grūti strādāt ar sarežģītām formām (piemēram, iekšējām dobām un nelīdzenām virsmām), un materiāla izmantošanas līmenis ir zems (tikai no 50% līdz 70%).

Galvenās atšķirības:

Materiāla stāvoklis: Pēc 3D drukāšanas ir jāstrādā pie pulvermetalurģiskajām īpašībām (šāda porainība), un apstrādei ir jānovērš deformācijas problēmas, kas rodas, pieliekot griešanas stresu.
Dizaina brīvība: 3D drukāšana var veikt sarežģītu struktūru "neatbalstītu drukāšanu", un pēc-apstrādei ir tikai jāpārliecinās, ka vietējā veiktspēja ir pēc iespējas labāka; Apstrādi ierobežo tas, cik viegli ir iegūt griezējinstrumentus, un sarežģītas konstrukcijas pēc apstrādes ir jāizjauc un jāsaliek kopā.
2, procesa gaita: ceļa atdalīšana no "problēmu novēršanas" līdz "lietas padarīšanai precīzākas"
1. Metāla 3D drukāšanas pēc-apstrāde: vairāku-saišu sadarbības optimizācija
Metāla 3D drukāto detaļu pēcapstrādei parasti ir četras galvenās fāzes:

Atbalsta tīrīšana un noņemšana: Atbrīvojieties no atbalsta struktūras, kas tika izveidota drukāšanas laikā, un pulvera pārpalikumu uz virsmas, izmantojot ultraskaņas tīrīšanu. Piemēram, pēc lidmašīnas dzinēja lāpstiņu apdrukāšanas titāna sakausējuma balsts ir ķīmiski jāizgravē, lai tas nebūtu mehāniski jānoņem, jo ​​tas var sabojāt virsmu.
Termiskā apstrāde ir process, kas ļauj atbrīvoties no atlikušā stresa un uzlabot materiālus, izmantojot tādas metodes kā atkausēšana un rūdīšana. Piemēram, automobiļu detaļu piegādātājs izmantoja T6 termisko apstrādi 3D-apdrukātam alumīnija sakausējuma kronšteinam, kas padarīja to stiprāku un vieglāku, palielinot stiepes izturību no 320 MPa līdz 380 MPa.
Izmantojot mehānisko precīzo apstrādi, jūs varat CNC frēzēt vai slīpēt būtiskus izmērus (piemēram, blīvējuma virsmas un savienojuma virsmas) ar precizitāti ± 0,01 mm. Piemēram, uzņēmums, kas ražo medicīniskos implantus, izmantoja piecu-asu savienojuma apstrādes centru, lai samazinātu 3D drukāto titāna sakausējuma acetabular kausu virsmas raupjumu no Ra3,2 μm līdz Ra0,8 μm, kas atbilda implantu bioloģiskās saderības standartiem.
Virsmas apstrāde: izmantojiet tādas metodes kā smilšu strūklu, galvanizāciju, anodēšanu un citas, lai padarītu virsmu izturīgāku pret koroziju. Viens jūrniecības inženieru uzņēmums izmanto mikroloka oksidācijas tehnoloģiju, lai izveidotu biezu oksīda plēvi uz 3D drukāto alumīnija sakausējuma vārstu virsmas. Tas padara tos piecas reizes izturīgākus pret koroziju jūras ūdenī.
2. Tradicionālā apstrādes pēc-apstrāde: vienlaikus uzlabojot precizitāti un lietderību
Tradicionālās apstrādes{0}}pēcapstrādes galvenie mērķi ir uzlabot precizitāti un funkcionalitāti. Metode ir arī diezgan vienkārša:

Atslogošana un noslīpēšana: izmantojiet manuālus vai automatizētus instrumentus, lai atbrīvotos no ciršanas, kas paliek pāri griešanas laikā. Tas pasargās montāžu no bojājumiem.
Virsmas stiprināšana: virsmas padarīšana cietāka, izmantojot tādas metodes kā velmēšana un skrošu strūklu. Piemēram, uzņēmums, kas ražo zobratus, izmantoja skrotis, lai palielinātu spiedes spriegumu uz mehāniski apstrādātu zobratu virsmu par 30% un dubultotu to noguruma kalpošanas laiku.
Funkcionālais pārklājums ir process, kurā daļām tiek piešķirtas noteiktas īpašības, izmantojot tādas metodes kā ķīmiskā pārklājuma un galvanizācijas. Piemēram, uzņēmums, kas ražo elektroniskos savienotājus, izmantoja ķīmiskās niķeļa pārklājuma metodi, lai uz apstrādātām vara sakausējuma spailēm izveidotu 0,5 μm biezu niķeļa slāni, kas padarīja metināšanu daudz uzticamāku.
Galvenais salīdzinājums:

Procesa sarežģītība: 3D drukāšanas pēc{1}}apstrādei ir jāsadarbojas vairākām saitēm, un termiskās apstrādes parametri ir jāmaina, pamatojoties uz materiāla īpašībām. Apstrādes pēcapstrādes-procedūru standartizācijas līmenis ir augsts, taču sarežģītām konstrukcijām var būt nepieciešamas vairākas skavas.
Izmaksu struktūra: 3D drukāšanas pēcapstrādes-izmaksas veido lielu daļu no kopējām izmaksām (līdz 40%), galvenokārt termiskās apstrādes iekārtu un precīzās apstrādes izmaksu dēļ. Pēcapstrādes izmaksas mehāniskajā apstrādē ir zemas (apmēram 10%–15%), bet lielapjoma ražošanā instrumentu nodiluma izmaksas ir augstas.
3. Lietojumprogrammas scenārijs: pāreja no “augstas vērtības-pielāgošanas” uz “liela-mēroga standartizāciju” tajā pašā domēnā
1. Metāla 3D drukāšanas pēc-apstrāde: koncentrējoties uz paaugstinātiem sliekšņiem un vērtīgiem scenārijiem.
Kosmiskā aviācija: noteikts kosmosa uzņēmums izmanto 3D drukāšanu, lai izgatavotu dzinēja sadegšanas kameras. Lai iegūtu materiāla blīvumu 99,9%, tie atbrīvojas no iekšējām porām, apstrādājot tās ar karsto izostatisko presēšanu (HIP). Tas padara detaļas uzticamas augsta-spiediena un augstas{5}}temperatūras vidēs.
Medicīniskie implanti: konkrēts ortopēdijas uzņēmums izmanto 3D-drukātu titāna sakausējuma porainas struktūras mākslīgo kaulu, uzlabo poru savienojumu, izmantojot elektrolītisko pulēšanu, veicina kaulu šūnu proliferāciju un palielina klīnisko panākumu līmeni līdz 98%.
Sarežģīta veidne: Noteikts automašīnu salonu piegādātājs ir samazinājis iesmidzināšanas liešanas ciklu par 40% un palielinājis produkta iznākumu līdz 99,5%, 3D drukājot konformālās dzesēšanas kanālu veidnes un izmantojot EDM (elektriskās izlādes apstrādi), lai uzlabotu veidņu dobumu.
2. Tradicionālā apstrādes pēc-apstrāde: vadošā liela-apjoma un standartizēta ražošana
Automobiļu dzinējs: noteikta transportlīdzekļu firma izgatavo svarīgas detaļas, piemēram, cilindru blokus un kloķvārpstas, tos apstrādājot un pēc tam apstrādājot ar karburizāciju un rūdīšanu, lai padarītu virsmu cietāku. Tas ļauj dzinējam nobraukt 200 000 kilometru.
Plaša patēriņa elektronika: uzņēmums, kas ražo mobilos tālruņus, izmanto CNC apstrādi uz alumīnija sakausējuma rāmjiem un anodēšanu, lai piešķirtu tiem krāsainu izskatu. Viņi var ražot vairāk nekā 5 miljonus vienību mēnesī.
Vispārējās iekārtas: noteikts vārstu uzņēmums ražo augstas{0}}precīzas lodveida vārstus, tos apstrādājot un pēc tam pievienojot stipru hromu, lai tie būtu izturīgāki pret nodilumu. Šie vārsti kalpo vairāk nekā 10 gadus.
Tendences tirgū:

Integrēta ražošana: arvien vairāk uzņēmumu izmanto kombināciju "3D drukāšana + apstrāde". Piemēram, viens aviācijas detaļu piegādātājs izgatavo gandrīz-neto sagataves, izmantojot 3D drukāšanu, un pēc tam izmanto apstrādi, lai iegūtu galīgo precizitāti. Tas palielina materiālu izmantošanu līdz 85% un samazina ražošanas ciklus par 60%.
Viedā jaunināšana: AI algoritmi tiek pievienoti 3D drukāšanas pēc{1}}apstrādei, lai uzlabotu procesa parametrus. Piemēram, viens uzņēmums izmantoja mašīnmācīšanās modeļus, lai uzminētu, kā termiskā apstrāde mainīs kaut kā formu, kas paaugstināja apstrādes kvalifikācijas līmeni no 82% līdz 95%.