Hvilke efter-behandlingstrin kræves generelt, efter at metal 3D-printning er afsluttet?

1. Pulverfjernelse og genbrug: Det første skridt er at komme fra "pudderbed" til "uafhængige dele."
SLM-teknologi og andre metal-3D-printmetoder bygger emner ved at smelte pulver lag for lag. Efter udskrivning begraves delene i pulveret, der ikke er smeltet. For det første skal operatøren bruge en eksplosionssikker støvsuger til at rense det resterende pulver på komponenternes overflader. Derefter skal de føre pulveret ind i sigtesystemet for at få pulver tilbage, der kan bruges igen baseret på partiklernes størrelse. For eksempel, efter screening, kan titanlegeringspulver med partikler mellem 15 og 45 mikron genbruges med en genvindingsgrad på mere end 90 %. Denne procedure skærer ned på omkostningerne til materialer og den skade, som pulveraffald gør på miljøet.

2. Afspænding: den vigtigste ting at gøre for at forhindre, at dele bøjes og knækker
Når metal er 3D-printet, kan det få resterende spændinger fra hurtig opvarmning og afkøling, hvilket kan få delene til at bøje eller endda knække. For at lindre stress er varmebehandling nødvendig. Sæt delene i en vakuumovn eller en inert gas-afskærmet ovn, opvarm dem til lige under materialets omkrystallisationstemperatur (ca. 600 grader for titanlegering), hold dem der i et par timer, og lad dem derefter køle langsomt ned. For eksempel reducerede spændingsreduktionsbehandling den resterende spænding med 70 % efter udskrivning af et givet flymotorblad. Dette gjorde delen meget mere stabil i forhold til størrelse.

3. Deladskillelse: Fine operationer fra byggeplader til individuelle mennesker
Mekanisk eller elektrisk bearbejdning skal adskille forbindelsen mellem delene og byggepladen. Den sædvanlige måde at skære komplekse former på er at bruge elektrisk udladningstrådskæring (EDM), som tager lang tid (ca. 2-4 timer pr. styk). Båndsaven skærer hurtigere (ca. 10-30 minutter pr. styk), men den kan være svær at skære, da materialet bliver hårdere, når det skærer. For eksempel bruger et firma, der fremstiller bilkomponenter, båndsave til at skære chrom-nikkel-jernlegeringsdele og derefter CNC-fræsning for at integrere de to processer med adskillelse og præcisionsbearbejdning. Dette gør driften 50 % mere effektiv.

4. Varmebehandling: det vigtigste skridt i at forbedre materialernes egenskaber
Ved at opvarme, isolere og afkøle materialer ændrer varmebehandling deres mikrostruktur og gør dem stærkere. Nogle almindelige trin er:

Udglødning: At slippe af med indre spændinger og gøre plasticiteten bedre (for eksempel øge forlængelsen af ​​aluminiumslegering med 30% efter udglødning);
Slukning og temperering: Gør tingene hårdere og sejere (som støbestål får HRC52-56 hårdhed efter at være blevet bratkølet og hærdet);
Opløsningsbehandling: Gør materialer mindre tilbøjelige til at korrodere (for eksempel ved at gøre rustfrit stål mindre tilbøjelige til at korrodere mellem korn efter opløsningsbehandling).
For eksempel laver en virksomhed inden for medicinsk udstyr en hofteledsprotese af titanlegering, der gennemgår vakuumudglødning. Dette slipper ikke kun for indre stress, men det gør også kornstørrelsen mindre, hvilket fordobler træthedslevetiden.

5. Overfladebehandling: multidimensionel optimering for at forbedre både udseende og funktion
Et af de vigtigste trin i at gøre dele bedre er overfladebehandling. Det gør overfladen bedre, gør den mindre tilbøjelig til at ruste og får den til at holde længere. Nogle almindelige måder er:

Mekanisk bearbejdning: Afhjælpning af dimensionsfejl ved f.eks. CNC-bearbejdning og slibning. F.eks. kan fem-akse koblingsfræsning få rundhedsfejlen til at gå fra 0,1 mm til 0,02 mm efter udskrivning af en given motorturbineskive.
Sandblæsning: En forbrugerelektronikvirksomhed brugte høj-sandstrøm til at ramme overfladen, fjerne oxidlaget og gøre teksturen jævn. De var i stand til at sænke overfladeruheden Ra af titanlegeringstelefonrammen til 1,6 μm ved hjælp af sandblæsningsbehandling.
Kemisk polering/elektrokemisk polering: En virksomhed med medicinsk udstyr har sænket overfladeruheden af ​​3D-printede porøse implantater fra 6-12 μm til 0,2-1 μm ved kemisk at opløse og udglatte overfladen. Dette mindsker i høj grad risikoen for, at bakterier klæber til implantaterne.
PVD-belægning kan få en formoverflade til at holde tre gange længere, end den ville uden den. Anodisering gør på den anden side aluminiumslegeringer mere modstandsdygtige over for korrosion. Eksempelvis kan en anodiseret flydel holde 1000 timer i en saltspraytest i stedet for 240 timer.
6. Varm isostatisk presning (HIP): den bedste måde at slippe af med interne fejl
Varm isostatisk presning er et must-trin efter behandling for applikationer, der kræver meget høj pålidelighed, såsom rumfart. Denne proces placerer delene i en-højtryksbeholder (op til 100–200 MPa) og varmer dem op til 1200 grader, hvilket får materialet til at bøje og lukke interne porer og mikrorevner. Efter HIP-behandling gik tætheden af ​​en raketmotordyse fra 99,2 % til 99,99 %, og træthedsstyrken steg med 40 %.

7. Inspektion og test: Det sidste skridt til at sikre kvalitet
Når efter-behandlingen er udført, skal ikke-destruktiv testning (såsom CT-scanning eller ultralydstestning) udføres for at kontrollere kvaliteten indeni. For eksempel bruger en bilreservedelsvirksomhed industriel CT-scanning til at kontrollere de interne strømningskanaler i 3D-printede vand-afkølede jakker for at sikre, at der ikke er nogen blokeringer eller revner. Samtidig udfører de mekanisk ydeevnetest (som trækprøvning og hårdhedstest) og dimensionsnøjagtighedstest (som koordinatmåling) for at sikre, at delene opfylder designkravene.