В сквозном цифровом рабочем процессе металлическая 3D печатная деталь превращается из файла САПР в продукт, который должен соответствовать самым строгим стандартам качества. Постобработка представляет собой критический последний шаг или набор шагов, который позволяет убедиться в том, что продукт соответствует необходимым структурным, материальным и эстетическим требованиям для его окончательного применения. На этап постобработки приходится примерно 27% всех затрат на аддитивную печать металлами. Ряд манипуляций для обработки напечатанной детали необходим для подготовки изделия к его окончательному применению как на уровне визуальной привлекательности, так и на уровне оптимизации материала. Методы варьируются в зависимости от технологии печати, материала и области применения.

Процессы 3D печати могут быть одноэтапными или многоэтапными. В отличие от одноэтапных процессов, многоэтапные процессы могут потребовать двух или более отдельных операций для достижения желаемой базовой формы и механических свойств. Например, технологии на основе связующего требуют первого шага для формирования детали (т.е. ее 3D печати) со связующим и второго шага для удаления связующего и спекания. В обоих случаях компоненты по-прежнему нуждаются в дополнительной постобработке, такой как термообработка и отделка поверхности.

Этапы постобработки можно разделить на три больших категории в соответствии с ожидаемым эффектом, который они должны оказывать на печатную деталь:

• технологические (присущие процессу), 

• механические,

• визуальные.

К обязательным этапам процесса относятся обеспыливание, удаление опоры и снятие напряжения. Это позволяет избавиться от лишних элементов, которые иногда требуются для качественной печати, а также снять накопленное напряжение в металле, которое может негативно сказаться на качестве изделия.

Механические свойства, такие как твердость, пластичность и усталость, могут быть улучшены путем термической обработки металла. На этом этапе также могут быть достигнуты более жесткие допуски и точность размеров. В некоторых случаях может также потребоваться обработка детали для повышения коррозионной стойкости и снижения электропроводности. Заключительным этапом обычно проводится обработка поверхности и отделка, чтобы максимизировать визуальную привлекательность и убедиться, что после обработки деталь останется без пятен или следов. В этот этап входит полировка и сглаживание неровностей после удаления опор. Отделка также может применяться для окрашивания изделия или придания ему глянцевого, гладкого металлического вида.

Существует несколько этапов постобработки, которые позволяют получить желаемые характеристики материала в зависимости от конечного запроса. Некоторые из них выполняются в обязательном порядке вне зависимости от требований к конечному результату, а некоторые являются опциональными.

Во-первых, необходимо удалить порошок, оставшийся на рабочей пластине после процесса печати. Этого можно добиться с помощью стандартных процедур очистки. Излишки порошка часто сохраняются или отправляются обратно поставщику для переработки. Есть некоторые споры о том, считается ли обеспыливание отдельным этапом постобработки или нет.

Первичную термическую обработку проводят для снятия накопившихся в металле напряжений. Этот этап обычно включает охлаждение и нагрев детали внутри печи и выполняется, когда деталь все еще прикреплена к опорной конструкции.

Многим изделиям для печати требуется опорная структура, поэтому перед любой термообработкой или отделкой изделия необходимо удалить опорные конструкции. Хотя для удаления деталей и опорной конструкции может быть достаточно ленточной пилы или напильников, в случае более твердых материалов, устойчивых к интенсивному напряжению (таких как инконель), может потребоваться обработка на станках с ЧПУ или проволочная электроэрозионная обработка.

Дополнительные процедуры термообработки снимают остаточное напряжение, возникшее в процессе печати из-за быстрого нагрева и остывания материала. Они также служат для улучшения механических свойств, например твердости, усталости и пластичности. Горячее изостатическое прессование (ГИП) и отжиг являются двумя наиболее распространенными процессами термообработки.

Процесс горячего изостатического прессования (HIP) заключается в воздействии на изделие высокой температуры и давления. Высокая температура в сочетании с давлением повышает прочность и плотность детали (устраняя пористость), снижает остаточное напряжение и значительно увеличивает усталостную долговечность. HIP особенно подходит для требовательных отраслей, таких как аэрокосмическая и медицинская, энергетическая и автомобильная. Отжиг - это контролируемый нагрев и охлаждение для повышенного снятия напряжения и улучшения механических свойств, таких как твердость и пластичность.

Это последние штрихи для дальнейшего сглаживания и полировки детали, улучшения эстетических качеств и, если этого требует применение, уменьшения шероховатости до минимума. В частности, обработка поверхности решает проблемы, вызванные скоплением порошка (частично расплавленный порошок), а также дефектами наслоения.

Существует несколько способов обработки поверхности металлических изделий:

Обработка на станках с ЧПУ. Дополнительная обработка для удаления лишнего материала, уменьшения шероховатости детали и ужесточения допусков, связанных с точностью размеров. 

Шлифование. Этот метод включает пескоструйную и водоструйную обработку. Тем не менее, наиболее популярным методом для металлических деталей является дробеструйная обработка, при которой на деталь распыляются шарики из стекла или других материалов, чтобы удалить следы, оставленные механической обработкой, и сделать поверхность более гладкой и полированной.

Анодирование. Деталь погружают в раствор электролита и наносят защитный анодный слой, повышающий твердость и устойчивость к коррозии, износу и электропроводности. 

Гальваническое или металлическое покрытие. Гальваническое покрытие является альтернативой анодированию и заключается в нанесении металлического покрытия, которое, как и анодирование, предохраняет изделие от коррозии и делает его непроводящим. Изделию также придается привлекательный металлический вид. 

Последним этапом в постобработке является окрашивание, но это не обязательная процедура. Окрашивание может быть выполнено с помощью разных красителей, подходящих для металла, ручным способом или с помощью специального оборудования. Вот несколько распространенных приемов окрашивания.

Погружение в красящий состав. Одним из наиболее часто используемых методов является погружение детали в ванну с красителем. Краситель проникает в деталь, придавая ей однородный цвет. 

Художественное окрашивание. Деталь может быть окрашена кистью или краскораспылителем. Металлические изделия могут быть окрашены в любой цвет или украшены художественной росписью.

Сегодня, когда аддитивное производство набирает популярность во многих отраслях, постобработка становится важной частью производственного процесса. В DigitalCraft3D мы уделяем большое внимание постобработке напечатанных деталей. Узнайте больше о возможностях производства у нашего менеджера!