Metal 3D Basılı Parçalar için Yaygın-Son İşleme ve Son İşlem Yöntemleri

Metal 3D baskılı parçalar üretim odasından nadiren nihai kullanılabilir durumda çıkar. Basılı yüzeyler genellikle görünür katman çizgileri, sinterlenmiş veya kısmen erimiş toz parçacıkları ve destek yapısı tanık işaretleri taşır; bu işaretler, bir parçanın işlevsel kullanıma, montaja veya estetik sunuma hazır hale gelmesinden önce ele alınması gerekir. Metal 3D baskılı parçalar için yaygın bitirme yöntemleri arasında manuel zımparalama, kumlama, yuvarlama, titreşimli/santrifüjlü taşlama, aşındırıcı akışla işleme (ekstrüzyon honlama), elektrokaplama ve elektro-parlatma ve hassas işleme, taşlama ve EDM (elektrikli deşarj işleme) yer alır. Her yöntemin özellikleri aşağıda özetlenmiştir.

Zımparalama, bir parçanın yüzeyini doğrudan elle mekanik olarak aşındırmak için zımpara kağıdı ve eğe gibi araçları kullanır ve yüzey pürüzlülüğünü önemli ölçüde artırabilir. Zımparalanan parçalarda yüzey kalitesi üç ila beş kat iyileşir ve bu yöntem özellikle baskı işleminden kalan katman çizgilerinin, keskin kenarların ve diğer lokal yüzey kusurlarının giderilmesinde etkilidir. Manuel zımparalama esnektir - bir operatör dikkatini tam olarak ihtiyaç duyulan yere odaklayabilir, otomatik süreçlerin ulaşmakta zorluk çekebileceği karmaşık geometri üzerinde çalışabilir - ancak nispeten emek-yoğun ve yavaştır. Bu nedenle, tüm üretim sürecinin kapsamlı bir şekilde işlenmesi yerine, küçük üretim partileri veya bir parçanın belirli özellikleri üzerinde hedeflenen, yerelleştirilmiş son işlemler için en uygun olma eğilimindedir.

Kumlama, diğer seçeneklerin yanı sıra aşındırıcı bir ortamı - alüminyum oksit, paslanmaz çelik boncuklar veya cam boncukları - yüksek hızda bir parçanın yüzeyine itmek için basınçlı hava kullanır ve seçilen ortama bağlı olarak tek tip mat veya parlak bir yüzey oluşturur. Avantajları şunları içerir:

Yapım sürecinden kalan yüzey çiziklerinin ve alet izlerinin hızla giderilmesi;

İşlemenin genellikle sadece birkaç dakika içinde tamamlanmasıyla parçanın boyutsal doğruluğunda değişiklik olmaz;

Hava basıncı kontrolü aracılığıyla ayarlanabilir tedavi yoğunluğu - daha düşük basınç, yüzey rengini ve görünümünü değiştirmek için kullanılabilirken, daha yüksek basınç, keskin kenarların ve küçük çıkıntıların çapaklarının alınmasını sağlar.

Kumlama, karmaşık geometrilere sahip parçaların toplu işlenmesi için çok uygundur; çünkü püskürtme modeli, sert aşındırıcı aletlerle erişilmesi zor olan girintilere ve konturların etrafına ulaşabilir, bu da onu metal AM parçalar için daha çok yönlü ve yaygın olarak kullanılan bitirme yöntemlerinden biri haline getirir.

Yuvarlama, parçaları, seramik ortam veya çelik ortam - gibi aşındırıcı bir ortamla - birlikte dönen bir tambur veya varilin içine yerleştirir; burada parçalar ve ortam arasındaki mekanik sürtünme, zamanla yüzeyi pürüzsüzleştirir. Bu yöntemin temel özellikleri şunları içerir:

Yuvarlanma hareketinin yüzey boyunca tutarlı temas sağlayabileceği silindirik veya blok-şekilli bileşenler gibi nispeten basit geometrilere sahip parçalar için en uygunudur;

Birden fazla parçanın aynı anda işlenebilmesi, yönteme toplu son işlem için nispeten yüksek verim sağlar;

Yuvarlanan ortam iç kanallara, derin girintilere veya karmaşık kafes yapılarına ulaşamayabileceğinden - iç yüzeyler veya karmaşık yapılar üzerindeki etkinliği sınırlıdır; bu tür iç geometrileri üretmek için metal AM'nin tam olarak ne kadar sıklıkla kullanıldığı göz önüne alındığında gerçek bir kısıtlamadır.

Titreşimli ve santrifüjlü taşlama, yüksek-enerji, yüksek-hacimli son işlem sağlamak için merkezkaç kuvvetinin aşındırıcı ortamı parça yüzeyine doğru yönlendirdiği santrifüj diski veya silindirik sistemleri kullanır. Temel avantajları şunları içerir:

Hızlı malzeme kaldırma; bu da onu parlatma, çapak alma ve kenar-yuvarlama işlemlerine çok uygun hale getirir;

Küçük parçaların toplu işlenmesi için uygunluk, ancak ilgili özel ekipman, zımparalama veya tamburlama gibi daha basit yöntemlere göre nispeten daha yüksek bir ön maliyet taşır.

Süreç, enerjiyi standart tamburlamaya göre daha yoğun bir şekilde yoğunlaştırdığı için, geleneksel tamburlamanın saatler alabileceği işi dakikalar içinde gerçekleştirebilir; bu da, üretimin yüzey kalitesi kadar önemli olduğu üretim ortamları için onu çekici kılar.

Ekstrüzyon honlama olarak da bilinen aşındırıcı akışla işleme, ince aşındırıcı parçacıklarla yüklü viskoz bir aşındırıcı ortamı - - bir iş parçasının delikler, kanallar veya oyuklar gibi iç yüzeyleri boyunca ileri geri zorlamak için bir hidrolik piston kullanır ve içten dışa doğru hassas şekillendirme sağlar. Bu yöntemin özellikleri şunları içerir:

Tutarlı yarıçaplar oluşturabilen veya iç kanallardaki çapakları giderebilen iç yüzey geometrisi üzerinde hassas kontrol;

Geleneksel cilalama işlemlerinin - dahili kanallara ve karmaşık boşluklara ulaşmasının zor veya imkansız olduğu bölgelere uygulanabilirlik ve metal 3D baskının sıklıkla geleneksel sonlandırmanın erişemediği geometri ürettiği bir alan;

Kontrol edilebilir malzeme kaldırma, ancak işlem süresi mekanik yüzey yöntemlerine göre daha uzun olma eğilimindedir, çünkü istenen yüzeyin elde edilmesi için aşındırıcı akışın parçanın içinden tekrar tekrar geçirilmesi gerekir.

Elektrokaplama, altın, gümüş veya krom - gibi bir çözeltiden - metal iyonlarını bir parçanın yüzeyine biriktirmek için bir elektrik akımı kullanır ve ince bir işlevsel veya dekoratif katman oluşturur. Ana amaçları aşınma direncini, korozyon direncini, elektrik iletkenliğini ve genel görünümü iyileştirmektir; bu da metal bir AM parçasının, temel baskılı malzemenin tek başına sağlayabileceğinin ötesinde işlevsel özelliklere ihtiyaç duyduğu durumlarda onu yaygın bir seçim haline getirir.

Elektro-parlatma, aksine, bir parçanın yüzeyindeki malzemeyi çözmek için bir elektrik akımı kullanır ve mikroskobik tepeleri ve vadileri yumuşatarak yüzey pürüzlülüğünü azaltır. Mekanik parlatma araçlarının eşit teması sürdürmekte zorlandığı düzensiz şekilli parçaların parlatılması için özellikle uygundur ve yüzey görünümünü önemli ölçüde iyileştirebilir ve sürtünmeyle-ilişkili yüzey kusurlarını azaltabilir.

Her iki işlem de tutarlı, tekrarlanabilir sonuçlar elde etmek için akım yoğunluğunun ve elektrolit bileşiminin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesini gerektirir. Aralarındaki temel ayrım, elektrokaplamanın ilave bir işlem olması - malzemenin yüzeye biriktirilmesi -, elektro-parlatmanın ise çıkarmalı bir işlem olması - malzemenin yüzeyden çıkarılmasıdır. Bu ayrımın anlaşılması pratikte önemlidir, çünkü belirli bir tolerans gereksinimi için yanlış olanı seçmek ya istenmeyen kalınlık ekleyebilir ya da bir parçanın boyut toleransının tolere edebileceğinden daha fazla malzemeyi kaldırabilir.

İşleme ve taşlama, malzemeyi bir parçadan doğrudan kesmek için CNC frezeleri, torna tezgahlarını ve benzer ekipmanları kullanır ve böylece yüksek-hassas boyut ve şekil kontrolü elde edilir. Bu yolla elde edilebilecek yüzey bitirme işlemleri Ra 0,8μm'nin altına ulaşabilir; bu, çoğu-basılı veya medya-son işlemli yüzeyin kendi başına eşleşemeyeceği bir pürüzsüzlük düzeyidir.

Elektrik deşarjlı işleme (EDM), malzemeyi aşındırmak için bir elektrot ile iş parçası arasında elektrik kıvılcımı deşarjını kullanır, bu da onu bir kesici takımla ulaşılması zor olan sertleştirilmiş alaşımların veya karmaşık iç boşlukların bitirilmesi için çok uygun hale getirir. Ana dezavantajı, geleneksel işlemeye göre oldukça yavaş olma eğiliminde olan işlem hızıdır.

Hem işleme/taşlama hem de EDM, özel ekipman ve vasıflı operatörler gerektirir ve genellikle katı tolerans gereksinimlerine sahip parçalar için ayrılmıştır - boyutsal doğruluğun ve yüzey bütünlüğünün parça performansını ve güvenlik marjlarını doğrudan etkilediği temsili bir örnek olan havacılık bileşenleri.

3D baskılı metal bir parça için doğru son işlem yöntemini seçmek, parçanın yapısal geometrisine, hassasiyet gereksinimlerine ve ilgili üretim ölçeğine bağlıdır. Zımparalama ve kumlama gibi mekanik yöntemler, geri dönüş süresinin mümkün olan en sıkı toleranslara ulaşmaktan daha önemli olduğu hızlı, genel-amaçlı yüzey işleme için çok uygundur. Elektro-parlatma ve elektrokaplama gibi kimyasal ve elektrokimyasal yöntemler, yalnızca kozmetik nedenlerden ziyade genellikle fonksiyonel performansı - korozyon direncini, iletkenliği veya aşınma özelliklerini - geliştirmek için seçilir. İşleme ve EDM gibi yüksek-hassas işlemler, katı tolerans gereksinimlerini karşılaması gereken parçalar için ayrılmıştır; burada ilave maliyet ve işlem süresi, uygulamanın kritikliği ile doğrulanır.

Gerçek dünyada-üretimde, bu yöntemlerin birçoğunun tek bir son işlem iş akışında - birleştirilmesi yaygındır; örneğin, yüzey ölçeğini kaldırmak ve görünümünü düzeltmek için bir parçanın kumlanması, ardından kritik birleşme yüzeylerinde hedefli işleme ve bitmiş bileşen üzerinde hem pürüzsüz bir yüzey hem de iyileştirilmiş korozyon direnci elde etmek için elektro-parlatma ile son işlem. Bu tür katmanlı yaklaşım, üreticilerin her gereksinimi aynı anda karşılamak için herhangi bir tek-işleme sonrası yöntemine güvenmek yerine maliyet, üretim ve son parça kalitesini dengelemelerine olanak tanır.