Aká je drsnosť povrchu kovovej 3D tlače?

Práve ste rozbalili svoje vlastné kovové 3D tlačené diely a chceli ste skontrolovať zložité geometrie, ktoré ste navrhli. Ale keď prechádzate prstami po povrchu, je to skôr ako jemný brúsny papier než hladký komponent, ktorý ste si predstavovali. "Prečo je to také drsné?" Toto je jedna z najčastejších otázok - a frustrácií -, ktoré počúvame od inžinierov a tímov obstarávateľov, ktorí sú noví vo výrobe kovových prísad.

3D tlač kovov, predovšetkým prostredníctvom procesov, ako je selektívne tavenie laserom (SLM) alebo priame spekanie kovov laserom (DMLS), tiež známe ako Laser Powder Bed Fusion, ponúka bezkonkurenčnú slobodu dizajnu. Umožňuje ľahké mriežky, vnútorné kanály a konsolidované zostavy, ktoré tradičná výroba ťažko vyrába, najmä v malých-až{3}}stredných objemoch. Tento prístup-po{6}}vrstvách však prichádza s kompromisom-:-potlačené povrchy sú zvyčajne drsnejšie ako povrchy z CNC obrábania alebo odlievania.

Čo vlastne znamená „drsnosť povrchu“ v kovovej 3D tlači?

Drsnosť povrchu meria malé-vrcholy a priehlbiny na povrchu dielu, ktoré sú výsledkom procesu spájania-po{2}}vrstve. Pri 3D tlači na kov sa čiastočne roztopené častice prášku často lepia na povrchy (najmä na presahy) a efekt schodov-od diskrétnych vrstiev dodáva textúru.

Ra, Rz, Rq

Ra (priemer drsnosti): Najpoužívanejší parameter. Vypočítava aritmetický priemer absolútnych odchýlok od strednej čiary. Merané v mikrometroch (µm) alebo mikropalcoch (µin). Nižšie hodnoty znamenajú hladšie povrchy.

Rz: Zachytáva priemerný výškový rozdiel medzi najvyššími vrchmi a najhlbšími údoliami. Užitočné pri identifikácii extrémnych vlastností povrchu, ktoré ovplyvňujú opotrebovanie alebo tesnenie.

Rq: Koreňová stredná kvadratická drsnosť, citlivejšia na občasné hroty alebo hlboké údolia.

Pre diely SLM/DMLS, -vytlačené, sa Ra zvyčajne pohybuje v rozmedzí 5 – 15 µm (približne 200 – 600 µin), pričom sa výrazne líši podľa orientácie zostavy a procesných parametrov.

Prečo kovová 3D tlač začína drsnejšie ako CNC obrábanie

CNC obrábanie odstraňuje materiál z pevného materiálu a poskytuje konzistentné, presné povrchy (často Ra 0,4–3,2 µm). Naproti tomu kovová 3D tlač sa vytvára z prášku smerom nahor, čo vedie k prirodzenému schodisku-na šikmých plochách a priľnavosti prášku, najmä na povrchoch-smerujúcich nadol (nadol-). Výsledok často pripomína liatie do piesku viac ako presné obrábanie.

Tabuľka: Bežné výrobné procesy Porovnanie drsnosti povrchu

Drsnosť povrchu podľa materiálu

Vlastnosti materiálu, ako je tepelná vodivosť, odrazivosť a správanie prášku, vytvárajú odlišné povrchové výzvy.

3D kovová tlač z hliníka

Zliatiny hliníka ako AlSi10Mg sú obľúbené pre ich ľahké vlastnosti a dobrú potlačiteľnosť. Ako-vytlačené Ra často spadá do rozsahu 8–12+ µm, pričom povrchy otryskané guľôčkami- bežne merajú 10–12 µm. Vysoká tepelná vodivosť môže spôsobiť väčšiu variabilitu v správaní taveniny.

Služba 3D tlače titánového kovu

Ti6Al4V (stupeň 5) dominuje medicínskym a leteckým aplikáciám. Ako-vytlačené, Ra sa zvyčajne pohybuje od 5 do 12 µm, pričom povrchy páperia-kože sú zreteľne drsnejšie. Nižšia tepelná vodivosť titánu a vysoká reaktivita vyžadujú optimalizované parametre. Následné{10}}spracovanie je rozhodujúce pre výkonnosť pri únave a biologickú kompatibilitu.

3D tlač mosadz

Mosadz prináša vynikajúcu odolnosť proti korózii, opracovateľnosť a estetickú príťažlivosť, ale jej tok prášku a vlastnosti tavenia môžu viesť k špecifickým povrchovým nekonzistentnostiam. Zatiaľ čo štandardizované údaje Ra sú menej bohaté ako pre hliník alebo titán, typické ako -vytlačené/guľôčkové-hodnoty často spadajú do rozsahu 6–12 µm. Obzvlášť dobre reaguje na vibračnú úpravu pre rafinovaný vzhľad vhodný pre dekoratívne alebo precízne-komponenty.

Tabuľka: Typické hodnoty Ra podľa materiálu

Čo ovplyvňuje drsnosť povrchu pri 3D tlači kovov?

Konečnú kvalitu určuje niekoľko kontrolovateľných premenných.

Orientácia stavby (nahor-pokožka vs. nadol-pokožka)

Povrchy smerujúce nahor-(nahor-pokožka) sú vo všeobecnosti hladšie. Previsy smerujúce nadol- trpia tvorbou štrku a priľnavosťou prášku, čo často zvyšuje drsnosť o 50 % alebo viac. Inteligentná orientácia, ktorá minimalizuje nepodporované-vzhľady, je jednou z najúčinnejších včasných optimalizácií.

Hrúbka vrstvy a parametre lasera

Tenšie vrstvy (zvyčajne 20–40 µm) zlepšujú rozlíšenie a konečnú úpravu za cenu dlhších časov výstavby. Výkon lasera, rýchlosť skenovania a rozstup šrafov musia byť jemne vyladené, aby sa stabilizovala tavná nádrž a znížilo sa rozstrekovanie.

Podporné štruktúry a miesta, kde sa dotýkajú

Podpery sú potrebné pre previsy, ale po odstránení zanechávajú jazvy. Plánovanie kontaktných bodov podpory na-nekritických povrchoch znižuje následné dokončovacie práce.

Veľkosť častíc prášku

Jemnejšie prášky vo všeobecnosti poskytujú lepšiu kvalitu povrchu, hoci môžu ovplyvniť tekutosť, cenu a recyklovateľnosť.

Ako zlepšiť povrchovú úpravu po tlači

Následné{0}}spracovanie je pre funkčné časti zriedka voliteľné.

Tryskanie a pieskovanie

Rýchly, nákladovo{0}}efektívny spôsob zjednotenia povrchov a zníženia Ra (napr. na 5–12 µm). Vynikajúce na odhrotovanie hliníka a všeobecné čistenie.

CNC obrábanie ako post{0}}proces

Ideálne pre prvky s vysokou{0}}toleranciou a kritické povrchy, ktoré ľahko dosahujú Ra 0,8 µm alebo lepšie. Hybridná výroba (tlač + stroj) je čoraz bežnejšia.

Elektroleštenie titánu a nehrdzavejúcej ocele

Táto elektrochemická metóda selektívne odstraňuje materiál pre hladké, pasívne, korózii -odolné povrchové úpravy -, ktoré sú obzvlášť cenné pre lekárske implantáty.

Vibračná povrchová úprava mosadzných častí

Otáčanie médií poskytuje konzistentné estetické vyleštenie zložitých alebo malých{0}}dielov.

Príklady skutočných{0}}svetových aplikácií:

Lekárske implantáty: Elektroleštenie kombinované s obrábaním pre biokompatibilitu a odolnosť proti únave.

Letecké konzoly: Obrábanie na nosných-povrchoch, pričom sa otryskávajú-nekritické oblasti-.

Spotrebný tovar: Vibračné alebo guľôčkové otryskávanie pre vizuálnu príťažlivosť a dotyk.

Priemyselné štandardy a špecifikácie, ktoré by ste mali vedieť

ISO 4287 / ASME B46.1 - Normy merania

Tieto definujú, ako sa Ra, Rz a ďalšie parametre merajú a vykazujú pre konzistentnosť medzi dodávateľmi.

Čo hodnoty Ra vyžadujú rôzne odvetvia

Letectvo a medicína: Často Ra<1.6 µm (frequently <0.8 µm) on critical surfaces for fatigue and biocompatibility.

Automobilový priemysel: 1,6–3,2 µm pre funkčné komponenty.

Všeobecné/Spotrebiteľ: 3,2–6.3+ µm môže stačiť v závislosti od aplikácie.

Tabuľka: Príklady priemyselných štandardov

Bežné mylné predstavy o kvalite povrchu kovovej 3D tlače

Mylná predstava 1: Drahšie stroje vždy dodávajú hladšie diely. Realita: Kvalita vybavenia pomáha, ale oveľa väčší vplyv majú parametre zostavy, dizajn dielov, orientácia a následné{2}}spracovanie.

Mylná predstava 2: Následné-spracovanie môže ľahko zmeniť akúkoľvek časť na zrkadlovú úpravu. Realita: Sú možné výrazné zlepšenia, ale zložité vnútorné geometrie alebo tenké steny obmedzujú jednotné výsledky a zvyšujú náklady/čas.

Mylná predstava 3: Všetky povrchy na dielci majú podobnú drsnosť. Realita: Rozdiely v koži nahor-nadol a nadol- môžu byť dramatické - vždy s ohľadom na orientáciu.

Kontaktujte teraz

Drsnosť povrchu pri 3D tlači na kov nie je chybou -, je to zvládnuteľná charakteristika výkonnej technológie. Keď to pochopíte a správne sa tomu venujete, odomknete možnosti návrhu, ktorým sa subtraktívne metódy jednoducho nevyrovnajú, a zároveň dosiahnete výkon, ktorý vaša aplikácia vyžaduje, prostredníctvom cieleného následného-spracovania.

Nedovoľte, aby počiatočná textúra brzdila váš projekt. Náš tím má rozsiahle skúsenosti s dodávaním optimalizovaných hliníkových, titánových a mosadzných kovových 3D tlačených dielov so správnou kvalitou povrchu pre skutočné-použitie. Kontaktujte nás ešte dnes a získajte nezáväznú{4}}kontrolu dizajnu, odporúčania materiálov alebo vlastnú cenovú ponuku. Premeňme vaše nápady na vysoko{6}}výkonné komponenty -, oslovte nás teraz a uvidíte, aký rozdiel môže urobiť informovaný partner.