Bežné post{0}}metódy spracovania a konečnej úpravy kovových 3D tlačených dielov

Kovové 3D tlačené diely len zriedka opustia stavebnú komoru vo svojom konečnom použiteľnom stave. Keďže-potlačené povrchy zvyčajne nesú viditeľné čiary vrstiev, spekané alebo čiastočne roztavené častice prášku a podporujú-štruktúru svedčiace známky, ktoré je potrebné odstrániť predtým, ako je diel pripravený na funkčné použitie, montáž alebo estetickú prezentáciu. Bežné metódy konečnej úpravy kovových 3D tlačených dielov zahŕňajú ručné brúsenie, pieskovanie, omieľanie, vibračné/odstredivé brúsenie, abrazívne prietokové obrábanie (extrudované honovanie), galvanické pokovovanie a elektrolytické leštenie a presné obrábanie, brúsenie a EDM (elektrické obrábanie). Špecifiká každej metódy sú uvedené nižšie.

Brúsenie využíva nástroje ako brúsny papier a pilníky na mechanické obrusovanie povrchu dielu priamo ručne a môže výrazne zlepšiť drsnosť povrchu. Brúsené časti môžu vidieť zlepšenie povrchovej úpravy o faktor tri až päť a metóda je obzvlášť účinná pri odstraňovaní čiar vrstiev, ostrých hrán a iných lokalizovaných povrchových defektov, ktoré zostali z procesu tlače. Ručné brúsenie je flexibilné - operátor môže zamerať pozornosť presne tam, kde je to potrebné, obísť zložitú geometriu, ktorú môžu automatizované procesy ťažko dosiahnuť -, ale je pomerne prácne-náročné a pomalé. Z tohto dôvodu má tendenciu byť najvhodnejší pre malé výrobné série alebo pre cielenú, lokalizovanú konečnú úpravu špecifických vlastností dielu, a nie plošné spracovanie celej výrobnej série.

Pieskovanie využíva stlačený vzduch na poháňanie abrazívneho média - oxidu hlinitého, nehrdzavejúcej ocele alebo sklenených guľôčok, okrem iných možností - na povrch dielu vysokou rýchlosťou, čím sa vytvorí jednotný matný alebo lesklý povrch v závislosti od zvoleného média. Medzi jeho výhody patrí:

Rýchle odstránenie povrchových škrabancov a stôp po nástrojoch, ktoré zostali z procesu výroby;

Žiadna zmena rozmerovej presnosti dielu, pričom spracovanie sa zvyčajne dokončí v priebehu niekoľkých minút;

Nastaviteľná intenzita ošetrenia pomocou ovládania tlaku vzduchu - nižší tlak možno použiť na zmenu farby a vzhľadu povrchu, zatiaľ čo vyšší tlak umožňuje odihlovanie ostrých hrán a malých výčnelkov.

Pieskovanie je vhodné na dávkové spracovanie dielov so zložitou geometriou, pretože striekaný vzor môže zasahovať do výklenkov a okolo obrysov, ktoré by boli ťažko dostupné s pevnými brúsnymi nástrojmi, čo z neho robí jednu z najuniverzálnejších a široko používaných metód dokončovania kovových AM dielov.

Prevracaním sa diely spolu s abrazívnym médiom -, ako je keramické médium alebo oceľové médium -, umiestnia do rotujúceho bubna alebo valca, kde mechanické trenie medzi dielmi a médiom časom vyhladzuje povrch. Kľúčové vlastnosti tejto metódy zahŕňajú:

Najlepšie sa hodí pre časti s relatívne jednoduchou geometriou, ako sú napríklad valcové alebo blokové{0}}diely, pri ktorých môže otáčanie vytvoriť konzistentný kontakt po celom povrchu;

Je možné spracovať viacero dielov súčasne, čo dáva metóde relatívne vysokú priepustnosť pre dávkové dokončovanie;

Jeho účinnosť na vnútorných povrchoch alebo zložitých štruktúrach je obmedzená, pretože omieľané médiá nemusia byť schopné dosiahnuť do vnútorných kanálov, hlbokých výklenkov alebo zložitých mriežkových štruktúr -, čo je skutočné obmedzenie vzhľadom na to, ako často sa kov AM používa presne na výrobu takýchto vnútorných geometrií.

Vibračné a odstredivé brúsenie využíva odstredivé kotúčové alebo valcové systémy, v ktorých odstredivá sila tlačí brúsne médium proti povrchu dielu, aby sa dosiahlo vysoko{0}}energetické a{1}}objemové dokončovanie. Medzi jeho hlavné výhody patrí:

Rýchle odstraňovanie materiálu, vďaka čomu je vhodný na operácie leštenia, odhrotovania a{0}}zaobľovania hrán;

Vhodnosť na dávkové spracovanie malých dielov, aj keď príslušné špecializované vybavenie nesie porovnateľne vyššie počiatočné náklady ako jednoduchšie metódy, ako je brúsenie alebo omieľanie.

Pretože tento proces koncentruje energiu intenzívnejšie ako štandardné prevracanie, dokáže v priebehu niekoľkých minút dosiahnuť to, čo konvenčné prevracanie môže trvať hodiny, čo ho robí atraktívnym pre výrobné prostredia, kde na priepustnosti záleží rovnako ako na kvalite povrchu.

Abrazívne prietokové obrábanie, tiež známe ako honovanie extrudovaním, využíva hydraulický piest na pretláčanie viskózneho brúsneho média - naplneného jemnými abrazívnymi časticami - sem a tam cez vnútorné povrchy obrobku, ako sú otvory, kanály alebo dutiny, čím sa dosahuje presné tvarovanie zvnútra von. Charakteristiky tejto metódy zahŕňajú:

presné ovládanie vnútornej geometrie povrchu, schopné vytvárať konzistentné polomery alebo odstraňovať ostriny z vnútorných priechodov;

Použiteľnosť v oblastiach, v ktorých je pre tradičné procesy leštenia ťažké alebo nemožné dosiahnuť - vnútorné kanály a zložité dutiny, je hlavným príkladom a oblasť, kde 3D tlač na kovy často vytvára geometriu, ku ktorej konvenčná konečná úprava jednoducho nemá prístup;

Kontrolovateľný úber materiálu, aj keď doba spracovania býva dlhšia ako pri mechanických povrchových metódach, pretože prúd abrazíva musí prechádzať cez diel opakovane, aby sa dosiahol požadovaný povrch.

Galvanizácia využíva elektrický prúd na nanesenie kovových iónov z roztoku -, ako je zlato, striebro alebo chróm - na povrch dielu, čím sa vytvorí tenká funkčná alebo dekoratívna vrstva. Medzi jeho hlavné účely patrí zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu, odolnosti proti korózii, elektrickej vodivosti a celkového vzhľadu, čo z neho robí bežnú voľbu, keď kovový AM diel potrebuje funkčné vlastnosti nad rámec toho, čo môže poskytnúť samotný základný tlačený materiál.

Elektroleštenie, naopak, používa elektrický prúd na rozpustenie materiálu z povrchu dielu, čím sa znižuje drsnosť povrchu vyhladzovaním mikroskopických vrcholov a prehĺbení. Je obzvlášť vhodný na leštenie dielov s nepravidelnými tvarmi, kde by mechanické leštiace nástroje mali problém udržať rovnomerný kontakt, a môže výrazne zlepšiť vzhľad povrchu a znížiť povrchové chyby-súvisiace s trením.

Oba procesy vyžadujú starostlivú kontrolu prúdovej hustoty a zloženia elektrolytu, aby sa dosiahli konzistentné, opakovateľné výsledky. Hlavným rozdielom medzi nimi je, že galvanické pokovovanie je aditívny proces - materiál sa nanáša na povrch -, zatiaľ čo elektrolytické leštenie je subtraktívny proces - materiál sa z povrchu odstraňuje. Pochopenie tohto rozdielu je v praxi dôležité, pretože výber nesprávneho pre danú požiadavku na toleranciu môže buď pridať nežiaducu hrúbku, alebo odobrať viac materiálu, než môže tolerovať rozmerová tolerancia dielu.

Obrábanie a brúsenie využíva CNC frézy, sústruhy a podobné zariadenia na priame rezanie materiálu od dielu, čím sa dosahuje vysoká-presná kontrola rozmerov a tvaru. Povrchové úpravy dosiahnuteľné touto cestou môžu dosiahnuť menej ako 0,8 μm Ra, čo je úroveň hladkosti, ktorej sa väčšina povrchov s -tlačeným alebo mediálnym-povrchom nemôže vyrovnať sama osebe.

Elektroerozívne obrábanie (EDM) využíva elektrické iskrové výboje medzi elektródou a obrobkom na erodovanie materiálu, vďaka čomu je veľmi vhodné na dokončovanie kalených zliatin alebo zložitých vnútorných dutín, ktoré by bolo ťažké dosiahnuť rezným nástrojom. Jeho hlavnou nevýhodou je rýchlosť spracovania, ktorá býva podstatne pomalšia ako bežné obrábanie.

Obrábanie/brúsenie aj EDM vyžadujú špecializované vybavenie a skúsených operátorov a sú vo všeobecnosti vyhradené pre diely s prísnymi požiadavkami na toleranciu - letecké komponenty sú reprezentatívnym príkladom, kde rozmerová presnosť a integrita povrchu priamo ovplyvňujú výkon dielu a bezpečnostné rezervy.

Výber správnej metódy konečnej úpravy pre kovový 3D tlačený diel závisí od konštrukčnej geometrie dielu, jeho požiadaviek na presnosť a rozsahu výroby. Mechanické metódy, ako je brúsenie a pieskovanie, sa dobre hodia na rýchle, všeobecné-úpravy povrchov, pri ktorých záleží na čase obrátky viac než na dosiahnutí čo najužších tolerancií. Chemické a elektrochemické metódy, ako je elektrolytické leštenie a galvanické pokovovanie, sa zvyčajne vyberajú na zvýšenie funkčného výkonu - odolnosti proti korózii, vodivosti alebo opotrebenia -, a nie čisto z kozmetických dôvodov. Vysoko presné{7}}procesy, ako je obrábanie a EDM, sú vyhradené pre diely, ktoré musia spĺňať prísne požiadavky na toleranciu, pričom dodatočné náklady a čas spracovania sú odôvodnené kritickosťou aplikácie.

Vo výrobe v reálnom{0}}svete je bežné kombinovať niekoľko z týchto metód v rámci jedného dokončovacieho pracovného postupu -, napríklad pieskovanie dielu na odstránenie povrchových šupín a vyrovnanie jeho vzhľadu, po ktorom nasleduje cielené opracovanie na kritických spojovacích povrchoch a konečná úprava elektrolytickým leštením na dosiahnutie hladkého povrchu a zlepšenej odolnosti proti korózii na hotovom komponente. Tento druh vrstveného prístupu umožňuje výrobcom vyvážiť náklady, priepustnosť a kvalitu finálnych dielov, namiesto toho, aby sa spoliehali na akúkoľvek jedinú metódu dodatočného spracovania, aby splnili všetky požiadavky naraz.