Постобработка является важной частью экосистемы аддитивного производства и особенно важна для производства изделий из металлов. В этой статье мы рассмотрим основные категории и этапы постобработки, связанные с 3D печатью металлом.
Что такое постобработка в 3D печати металлом?
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.
Одноэтапные и многоэтапные подходы
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.
Технологические, механические и визуальные улучшения
Этапы постобработки можно разделить на три больших категории в соответствии с ожидаемым эффектом, который они должны оказывать на печатную деталь:
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.
Категории постобработки в аддитивной печати металлами
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.
Удаление порошка (обеспыливание)
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.
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!