Prečo následné{0}}spracovanie určuje konečnú kvalitu kovových 3D tlačených dielov?

1. Oprava metalurgických defektov: od „voľných a pórovitých“ po „husté a bezchybné“
Kovová 3D tlač má na malej úrovni vnútorné nedostatky, pretože sa rýchlo topí a tuhne.

Problém pórovitosti: V procese SLM (selektívne tavenie laserom) sa môžu vo vnútri dielu vytvoriť mikropóry, ak sa prášok úplne nespojí alebo ak sa zachytí plyn. To sa môže stať, keď je pórovitosť medzi 0,5 % a 1 %. Tieto póry budú prvým miestom, kde vzniknú únavové trhliny, vďaka čomu bude ich rozbitie oveľa menej náročné. Napríklad priemerná životnosť lopatiek turbíny daného leteckého motora je iba 13 hodín pri 650 stupňoch a 690 MPa, ak nie sú dodatočne spracované. Po spracovaní izostatickým lisovaním za tepla (HIP) sa však životnosť lomu zlepšila na 131 hodín, čo spĺňalo konštrukčné požiadavky.
Kontrola zvyškového napätia: Nerovnomerné ochladzovanie materiálu počas tlače môže spôsobiť nahromadenie zvyškového napätia vo vnútri dielu, čo môže spôsobiť jeho ohnutie, zlomenie alebo rovnomerné zapadnutie. Napríklad zvyškové napätie v titánovej zliatine Ti6Al4V môže byť vyššie ako medza klzu v rohoch. Ak nie je žíhaný, jav "výbuch hrán" pravdepodobne nastane počas následného obrábania; žíhanie pri 800-900 stupňoch výrazne zvyšuje stabilitu spracovania.
Dôležité kroky pri post{0}}spracovaní:

Izostatické lisovanie za horúca (HIP): Keď sa materiály zahrejú na veľmi vysoké teploty (zvyčajne medzi 900 a 1200 stupňami) a veľmi vysoké tlaky (100 až 200 MPa), ich vnútorné otvory sa uzavrú, čo ich robí takmer dvojnásobne hustejšími.
Žíhanie na uvoľnenie napätia: Zvyškové napätie sa uvoľní, aby sa rozmery stali stabilnejšími pomalým zahrievaním a chladením udržiavacích cyklov. Napríklad po zahriatí na 300 stupňov sa zvyškové napätie v častiach hliníkovej zliatiny AlSi10Mg zníži o 80% a deformácia sa udrží v rozmedzí 0,1 mm.
2. Zlepšenie výkonu: od „anizotropie“ k „všesmerovej rovnováhe“
Kvalita medzivrstvy kovovej 3D tlače spôsobuje, že jej mechanické vlastnosti sa líšia v rôznych smeroch (anizotropia). Následné-spracovanie môže vyvážiť výkon riadením tkaniva:

Zjemnenie zrna: Pružnosť a húževnatosť materiálu môže byť znížená hrubými stĺpcovými kryštálmi, ktoré vznikajú, keď sa látka po tlači rýchlo ochladí. Rafináciu zŕn a precipitáciu spevňujúcich fáz je možné urýchliť spracovaním v roztoku (ako je 1080 stupňové ošetrenie vysokoteplotnou zliatinou Inconel 718 v roztoku) a starnutím (starnutie pri 550 stupňoch počas 8 hodín). To môže zvýšiť pevnosť v ťahu na viac ako 1300 MPa.
Zvýšenie tvrdosti: Proces kalenia rýchlo ochladzuje materiál a vytvára martenzitickú štruktúru, ktorá robí povrch oveľa tvrdším. Po ochladení pri 1050 stupňoch sa tvrdosť dielov z nehrdzavejúcej ocele 316L zmení z 180HV na 350HV a diely sú trikrát odolnejšie voči opotrebovaniu.
Dôležité kroky pri post{0}}spracovaní:

Balík tepelného spracovania: Vlastná metóda „žíhanie+roztok+starnutie“ pre každý materiál, napríklad „800 stupňové žíhanie+550 stupňov starnutia“ pre Ti6Al4V, ktorá môže súčasne zlepšiť pevnosť aj húževnatosť.
Chemickým zahrievaním povrchu dielu, ako je nitridácia a nauhličovanie, sa vytvorí tvrdý povlak, ktorý ho robí odolnejším voči opotrebovaniu. Po nitridačnej úprave môže povrchová tvrdosť častí prevodovky presiahnuť 600 HV a časti môžu trvať päťkrát dlhšie.
3, Kontrola rozmerovej presnosti: od „rozsiahleho lisovania“ po „presnú montáž“
Väčšina kovových 3D tlačených produktov má na začiatku rozmerovú presnosť ± 0,1 mm, čo sťažuje splnenie požiadaviek na presnú montáž. Obrábanie však môže spresniť následné-spracovanie s presnosťou na mikrometr.

Oprava kritických rozmerov: CNC obrábanie sa musí použiť na riadenie tolerancií v polohách, ktoré zahŕňajú tesnenie, pripojenie a pohyblivé páry. Napríklad spojovací povrch časti tela hydraulického ventilu musí byť opracovaný v piatich osiach, aby sa zlepšila rozmerová presnosť z ± 0,05 mm na ± 0,01 mm.
Odstránenie nosnej konštrukcie: Nosná konštrukcia, ktorá bola pridaná počas tlače, zanechá určité stopy, ktoré je potrebné opatrne vymazať elektrolytickým obrábaním alebo rezaním laserom, aby sa hlavná konštrukcia nepoškodila.
Dôležité spôsoby spracovania po:

Presné obrábanie: použitie mimoriadne{0}}presného brúsenia, elektroerozívneho obrábania (EDM) a ďalších metód na dosiahnutie úrovní presnosti IT5 až IT7.
Hľadanie a oprava vecí online: Súradnicový merací stroj (CMM) poskytuje v reálnom čase-údaje o rozmerových nezrovnalostiach, takže parametre spracovania možno meniť a dávková výroba môže byť konzistentná.
4. Lepšia kvalita povrchu: od „hrubého vrstvenia“ po „zrkadlovú-hladkosť“
Drsnosť povrchu (Ra) kovovej 3D tlače je zvyčajne medzi 8 a 12 μm, čo je podstatne viac ako 0,8 až 3,2 μm tradičného obrábania. Následné-spracovanie môže povrch vyhladiť pomocou fyzikálnych aj chemických metód:

Riadené funkčnými požiadavkami: V sektore zdravotníckych pomôcok sa drsnosť povrchu musí udržiavať pod Ra<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
Ochrana proti korózii: Drsné povrchy môžu spôsobiť, že sa korozívne látky dostanú dovnútra rýchlejšie, preto je potrebné ich leštiť alebo galvanizovať, aby sa vytvoril silný ochranný náter. Napríklad po elektrolytickom leštení môžu súčiastky námorného inžinierstva odolávať korózii v soľnej hmle po dobu 500 hodín namiesto iba 24 hodín.
Dôležité metódy po{0}}spracovaní:

Mechanické leštenie: Hodnota Ra je znížená na menej ako 0,4 μm použitím metód, ako je brúsenie pieskovým pásom a magnetoreologické leštenie.
Chemické pokovovanie alebo galvanické pokovovanie pridáva kovové vrstvy ako nikel a chróm na povrch predmetov, aby vyzerali lepšie a chránili ich pred hrdzou. Napríklad po chemickom poniklovaní je lesk určitej automobilovej ozdoby viac ako 90%.