Hvad er forskellen mellem efter-bearbejdning af metal 3D-print og traditionel bearbejdning?

一, Teknisk princip: Forskellen mellem additive og subtraktive fremstillingsprocesser
Metal 3D-print er en type additiv fremstilling (AM), der bygger tre-dimensionelle objekter ved at stable lag af metalpulver (som titanlegeringer og rustfrit stål) eller ledninger og smelte og størkne dem med varmekilder som lasere og elektronstråler. Denne procedure behøver ikke en form og kan gøre en digital model til en rigtig ting med det samme. Overfladen af ​​den støbte del er dog ru (Ra6,3–12,5 μm), og der kan være restspænding eller mikroporedefekter indeni, som skal rettes for bedre ydeevne ved efter-behandling.

Traditionel bearbejdning er baseret på ideen om subtraktiv produktion. Det starter med en fuld metalstang og bruger skæreværktøjer som drejning, fræsning og boring til at fjerne ekstra materiale, indtil den ønskede form er nået. Det har fordelene ved fremragende støbepræcision (op til IT5-niveau) og god overfladeglathed (Ra0,1-0,4 μm), men det er svært at arbejde med komplekse former (sådan indvendige udhulninger og ujævne overflader), og materialeudnyttelsesgraden er lav (kun 50% til 70%).

Vigtigste forskelle:

Materialetilstand: Efter 3D-printning skal de pulvermetallurgiske kvaliteter (sådan porøsitet) bearbejdes, og bearbejdning skal løse de deformationsproblemer, der opstår, når der påføres skærespænding.
Designfrihed: 3D-print kan lave "ikke-understøttet udskrivning" af komplicerede strukturer, og efter-behandling skal blot sikre, at den lokale ydeevne er så god som muligt; Bearbejdning er begrænset af, hvor nemt det er at få skærende værktøjer, og komplicerede strukturer skal skilles ad og sættes sammen igen efter bearbejdning.
2, Processens flow: Vejadskillelse fra "løsning af problemer" til "at gøre tingene mere nøjagtige"
1. Efter-behandling af metal 3D-print: Multi-samarbejdsoptimering
Der er normalt fire hovedfaser i efter-behandlingen af ​​3D-printede metaldele:

Rengøring og fjernelse af støtte: Slip af med støttestrukturen, der blev lavet under udskrivning, og rester af pulver på overfladen ved hjælp af ultralydsrensning. For eksempel, efter udskrivning af flymotorblade, skal titanlegeringsstøtten ætses kemisk væk, så den ikke skal fjernes mekanisk, hvilket kan skade overfladen.
Varmebehandling er processen med at slippe af med rester af stress og gøre materialer bedre ved at bruge metoder som udglødning og bratkøling. For eksempel brugte en leverandør af bildele T6 termisk behandling på et 3D-printet aluminiumslegeringsbeslag, hvilket gjorde det stærkere og lettere ved at hæve dets trækstyrke fra 320MPa til 380MPa.
Med mekanisk præcisionsbearbejdning kan du CNC fræse eller slibe væsentlige dimensioner (såsom tætningsflader og sammenkoblingsflader) til inden for ± 0,01 mm. For eksempel brugte en virksomhed, der fremstiller medicinske implantater, et fem--akse koblingsbearbejdningscenter til at sænke overfladeruheden af ​​3D-printede titanlegerings acetabulære kopper fra Ra3,2 μm til Ra0,8 μm, som opfyldte standarderne for implantatets biokompatibilitet.
Overfladebehandling: Brug metoder som sandblæsning, galvanisering, anodisering og andre for at gøre overfladen mere modstandsdygtig over for korrosion. Et maritimt ingeniørfirma bruger mikrobueoxidationsteknologi til at lave en tyk oxidfilm på overfladen af ​​3D-printede aluminiumslegeringsventiler. Dette gør dem fem gange mere modstandsdygtige over for korrosion i havvand.
2. Traditionel bearbejdning efter-behandling: forbedring af både nøjagtighed og anvendelighed på samme tid
De vigtigste mål med efter-bearbejdning af traditionel bearbejdning er at forbedre nøjagtigheden og funktionaliteten. Metoden er også ret simpel:

Afgratning og affasning: Brug manuelt eller automatiseret værktøj til at slippe af med grater, der bliver tilovers under skæring. Dette vil forhindre, at samlingen bliver beskadiget.
Overfladeforstærkning: Gør overfladen hårdere ved at bruge metoder som rulning og sandblæsning. For eksempel brugte et firma, der fremstiller tandhjul, shotpeening til at øge trykspændingen på overfladen af ​​bearbejdede gear med 30 % og fordoble deres udmattelseslevetid.
Funktionel belægning er processen med at give dele visse kvaliteter gennem metoder som kemisk plettering og galvanisering. For eksempel brugte en virksomhed, der fremstiller elektroniske stik, en kemisk nikkelbelægningsmetode til at lave et 0,5 μm tykt nikkellag på bearbejdede kobberlegeringsterminaler, hvilket gjorde svejsningen langt mere pålidelig.
Hovedsammenligning:

Proceskompleksitet: 3D-print efter-behandling kræver samarbejde mellem flere links, og varmebehandlingsparametrene skal ændres baseret på materialets egenskaber. Standardiseringsniveauet for efter-behandlingsprocedurer til bearbejdning er højt, men komplekse strukturer kan have brug for flere klemmer.
Omkostningsstruktur: Omkostningerne ved efter-behandling af 3D-print er en stor del af de samlede omkostninger (op til 40 %), hovedsagelig på grund af omkostningerne til varmebehandlingsudstyr og præcisionsbearbejdning. Omkostningerne ved efter-bearbejdning i bearbejdning er lave (ca. 10 %–15 %), men omkostningerne ved værktøjsslid er høje i stor-produktion.
3, applikationsscenarie: flytning fra "høj værdi-tilført tilpasning" til "stor-standardisering" i det samme domæne
1. Efter-bearbejdning af metal 3D-print: koncentrerer sig om forhøjede tærskler og værdifulde scenarier.
Luftfart: Et bestemt rumfartsfirma bruger 3D-print til at lave motorforbrændingskamre. For at få en materialetæthed på 99,9% slipper de for indre porer ved at behandle dem med varm isostatisk presning (HIP). Dette gør delene pålidelige i miljøer med højt-tryk og høje-temperaturer.
Medicinske implantater: En bestemt ortopædisk virksomhed bruger 3D-printet kunstig knogle med porøs struktur af titanlegering, forbedrer poreforbindelsen gennem elektrolytisk poleringsbehandling, tilskynder til knoglecelleproliferation og hæver den kliniske succesrate til 98 %.
Kompleks form: En vis leverandør af bilinteriør har reduceret sprøjtestøbningscyklussen med 40% og hævet produktudbyttet til 99,5% ved at 3D-printe konforme kølekanalforme og bruge EDM (elektrisk udladningsbearbejdning) for at forbedre formhulrummet.
2. Traditionel bearbejdning efter-bearbejdning: førende i stor-skala og standardiseret produktion
Bilmotor: Et bestemt køretøjsfirma fremstiller vigtige dele som cylinderblokke og krumtapaksler ved at bearbejde dem og derefter behandle dem med karburering og bratkøling for at gøre overfladen hårdere. Det gør, at motoren holder i 200.000 kilometer.
Forbrugerelektronik: En virksomhed, der fremstiller mobiltelefoner, anvender CNC-bearbejdning på rammer af aluminiumslegering og anodisering for at give dem et farverigt udseende. De kan lave mere end 5 millioner enheder om måneden.
Generelt maskineri: Et bestemt ventilfirma fremstiller høj-præcisionskugleventiler ved at bearbejde dem og derefter tilføje stærk forkromning for at gøre dem mere modstandsdygtige over for slid. Disse ventiler holder i mere end 10 år.
Trends på markedet:

Integreret fremstilling: Flere og flere virksomheder bruger en blanding af "3D-print+bearbejdning." For eksempel fremstiller én udbyder af luftfartsdele næsten-netformede emner ved hjælp af 3D-print og bruger derefter bearbejdning for at opnå den endelige præcision. Dette øger brugen af ​​materialer til 85 % og reducerer produktionscyklusser med 60 %.
Smart opgradering: AI-algoritmer føjes til 3D-print efter-behandling for at forbedre procesparametre. For eksempel brugte en virksomhed maskinlæringsmodeller til at gætte, hvordan varmebehandling ville ændre formen på noget, hvilket hævede forarbejdningskvalifikationsraten fra 82 % til 95 %.