Kādas problēmas radīsies metāla 3D drukātajām detaļām, ja pēc{1}}apstrāde netiks veikta?

1. Virsmas defekti: ķēdes reakcija no "nelīdzenuma" līdz "funkcionālai kļūmei".
Metāla 3D drukātiem objektiem sākumā parasti ir slikta virsmas kvalitāte, ar lielām problēmām, tostarp slāņošanos, urbumiem un porainību. Piemēram, SLM (Selective Laser Melting) procesā slāņi tiek sakrauti viens virs otra, lai izgatavotu detaļas. Tas rada lielu "pakāpju efektu" uz izstrādājuma virsmas, padarot to raupjāku nekā standarta apstrāde, kuras raupjums (Ra vērtība) ir 10-20 mikroni, kas ir daudz augstāks nekā tradicionālās apstrādes 0,8-3,2 mikroni. Šī raupjā virsma ne tikai maina lietu izskatu, bet arī rada vairākas funkcionālas problēmas:

Sprieguma koncentrācija un lūzumu sākšanās: virsmas defekti var radīt sprieguma koncentrācijas vietas, kas paātrina plaisu izplatīšanos, kad materiāls tiek noslogots vai karsēts. Piemēram, pirms smilšu strūklas, konkrētā aviācijas dzinēja turbīnas lāpstiņas noguruma kalpošanas laiks ir tikai 30% no tā, kādam tam vajadzētu būt. Pēc smilšu strūklas noguruma kalpošanas laiks palielinās līdz vairāk nekā 90%.
Mazāka izturība pret koroziju: raupja virsma atvieglo koroziju izraisošu materiālu iekļūšanu cauri. Piemēram, nepulētām 316L nerūsējošā tērauda daļām 24 stundu laikā pēc sāls izsmidzināšanas testēšanas bija korozijas pazīmes. Tomēr pēc elektrolītiskās pulēšanas detaļas spēja izturēt koroziju vairāk nekā 500 stundas.
Lielāks berzes koeficients: kad divas virsmas saskaras un slīd viena pret otru, virsmas raupjums tieši ietekmē berzes darbību. Ja kādai automašīnai pārnesumkārbas vārpstas daļas netika apstrādātas īpaši precīzi, berzes koeficients pieauga līdz 0,15, kas nozīmēja, ka enerģijas patēriņš palielinājās par 12%. Pēc īpaši precīzas apstrādes berzes koeficients samazinājās līdz 0,03, un enerģijas patēriņš samazinājās līdz projektētajai vērtībai.
2, 2, iekšējie defekti: no "slēptā slepkava" līdz "katastrofālai neveiksmei", slēptai krīzei
Metāla 3D drukāšanas procesa laikā termiskais spriegums un pulvera un metāla saplūšanas trūkums var radīt tādas problēmas kā iekšējā porainība un plaisas. Ja šie trūkumi pēcapstrādes laikā netiks novērsti, tie padarīs daļas ļoti neuzticamas.

Pārāk liela porainība: pētījums atklāja, ka Ti-6Al-4V detaļām, kas nav karsti izostatiski presētas (HIP), porainība var būt no 0,5% līdz 1%. Pēc HIP apstrādes porainību var samazināt līdz mazāk nekā 0,01%. Augsta porainība var padarīt daļu mazāk blīvu, kas palielina tās saplūšanas iespējamību, kad tā tiek pakļauta dinamiskai slodzei.
Atlikušais spriegums ir nekontrolējams: drukāšanas laikā daļa var radīt atlikušo spriegumu, ja tā ātri uzsilst un atdziest. Vienā no veidņu izgatavošanas situācijām daļas, kas pirms lietošanas nebija{1}}noslodzes, deformējās un mainīja formu, kas nozīmēja, ka veidne bija jāizmet. Pēc atkausēšanas detaļu izmēru stabilitāte uzlabojās par 90%.
Organizācija, kas nav vienmērīga: pulvera slāņa kausēšanas process var izraisīt graudu lieluma lielumu dažādās daļas daļās. Vietējais graudu izmērs sasniedza 100 mikronus, kad noteikta lidmašīnas struktūras daļa netika apstrādāta ar šķīdumu. Bet pēc šķīduma apstrādes graudu izmērs kļuva vienmērīgs, no 20 līdz 30 mikroniem, un noguruma izturība palielinājās trīs reizes.
3. Veiktspējas pasliktināšanās: veiktspējas atšķirība starp "projekta atbilstību" un "faktisku atteici".
Pat ja detaļu ģeometriskie izmēri atbilst projektēšanas kritērijiem, to mehāniskā veiktspēja tomēr var būt krietni zemāka par gaidīto, ja pēc{0}}apstrāde netiek veikta:

Pētījumā tika aplūkotas neapstrādātas un termiski{0}}apstrādātas 316 l nerūsējošā tērauda detaļas. Tajā tika konstatēts, ka neapstrādātu detaļu stiepes izturība bija projektētajā vērtībā, bet pagarinājums bija tikai 60% no projektētās vērtības. Pēc termiskās apstrādes pagarinājums atgriezās līdz projektētajai vērtībai.
Cietība nav vienmērīgi sadalīta: daļām, kas izgatavotas ar tiešās enerģijas pārklāšanas (DED) tehniku, parasti ir cietības gradienti. Atsevišķas veidnes ieliktņa virsmas cietība pirms apstrādes ar nitridēšanu bija tikai 35HRC, bet pēc apstrādes tā pieauga līdz 58HRC un nodilumizturība palielinājās 5 reizes.
Nepietiekama termiskā stabilitāte: augstas{0}}temperatūras sakausējuma daļa, kas nebija novecojusi, zaudēja 20% no cietības pēc 100 stundu ilgas darbības 650 grādu temperatūrā. Bet pēc novecošanas apstrādes cietības saglabāšanas procents palielinājās virs 95%.
4. Ekonomiskās izmaksas: izmaksas, kas ir nekontrolējamas, sākot no "daļējas pārstrādes" līdz "pilnīgai izslēgšanai".
Pēc{0}}apstrādes neveicība ne tikai pasliktina daļu darbību, bet arī rada ķēdes reakciju uz ekonomiku:

Pārstrādāšanas izmaksas ir daudz pieaugušas. Viens automašīnu detaļu ražotājs izmeta veselu detaļu partiju, jo neveica nekādu pēcapstrādi, un pārstrādes izdevumi veidoja 35% no kopējās pasūtījuma vērtības. Taču, ja nesagraujošā pārbaude un remonts tiek veiktas tūlīt pēc drukāšanas, izmaksas var saglabāties 5% robežās.
Garāks ražošanas cikls: tā kā noteikta aviācijas konstrukcijas daļa nesaņēma tai nepieciešamo spriedzes samazināšanas apstrādi, montāžas laikā tā saliecās. Tas izraisīja visas ražošanas līnijas darbības pārtraukšanu uz divām nedēļām, kas uzņēmumam izmaksāja 2 miljonus dolāru.
Zīmola reputācija ir ievainota: medicīnisko implantu ražotāja nespēja pulēt savu produktu virsmu, izraisīja atsaukšanas gadījumu skaita pieaugumu par 15%, klientu zaudēšanu par 25% un neizmērojamu zīmola vērtības samazināšanos.