Liema fatturi se jiddeterminaw is-soluzzjoni ta' wara-ipproċessar għall-istampar 3D tal-metall?

1. Proprjetajiet materjali: Limiti bażiċi għall-ipproċessar ta' wara
Il-kompożizzjoni, il-mikrostruttura, u l-proprjetajiet termofiżiċi tal-materjali tal-istampar 3D tal-metall jiddettaw direttament it-trajettorja teknika u l-parametri tal-proċess tal-proċessar ta' wara-.
Il-proprjetajiet tal-kompożizzjoni tal-materjal u t-tranżizzjonijiet tal-fażi
metalli varjabbli għandhom temperaturi ta 'transizzjoni ta' fażi varjabbli ħafna, koeffiċjenti ta 'espansjoni termali, u sensittivitajiet ta' ossidazzjoni. Per eżempju, liga tat-titanju (Ti6Al4V) għandha t-tendenza li tirreaġixxi ma 'l-ossiġnu biex tagħmel saff ta' ossidu fraġli f'temperaturi 'l fuq minn 600 grad, għalhekk it-trattament bis-sħana għandu jsir f'ambjent vakwu jew gass inert. Ligi b'temperatura għolja bbażati fuq in-nikil--(bħal Inconel 718) għandhom ħafna elementi ta' liga u jeħtieġu kontroll gradat tal-preċipitazzjoni tal-'fażi permezz ta' trattament tas-soluzzjoni (insulazzjoni ta' 980–1020 grad għal siegħa) u trattament ta' tixjiħ (insulazzjoni ta' 720 grad għal 8 sigħat) biex jinstab bilanċ bejn is-saħħa u l-iebsa.
Densità u proprjetajiet tat-trab
Id-densità inizjali ta 'oġġetti stampati hija affettwata mid-daqs tal-partiċelli, kemm jiċċirkolaw tajjeb, u kemm hu pur it-trab. Per eżempju, partijiet ta 'liga ta' l-aluminju stampati bi trab sferiku li għandu daqs ta 'partiċelli ta' 15-45 μm jista 'jkollhom porożità inizjali ta' 3% sa 5%. Biex tagħmilhom aktar densi minn 99.9%, jeħtieġ li jkunu ppressati iżostatiċi bis-sħana (HIP) f'1200 grad u 100 MPa. Partijiet stampati bi trab nanoskala jista 'jkollhom bżonn biss li jiġu ttemprati biex jeħles mill-istress intern minħabba li sinter malajr ħafna.
Kontroll li mhux l-istess fid-direzzjonijiet kollha
Il-mod kif l-istampar 3D tal-metall ipoġġi saffi fuq xulxin jagħtiha proprjetajiet mekkaniċi anisotropiċi. Pereżempju, is-saħħa tat-tensjoni tal-istainless steel 316L hija 10% sa 15% inqas tul id-direzzjoni tal-istampar (assi Z-) milli hi tul id-direzzjoni vertikali (assi XY). It-trattament tas-sħana, bħal iż-żamma f'750 grad għal sagħtejn u mbagħad it-tifi bl-ilma, jista 'jgħin lill-ħbub jirrikristallizzaw, ibaxxu l-aniżotropija sa 5%, u jagħmlu l-partijiet strutturali konsistenti.
2. Parti mir-rekwiżiti funzjonali: post-ipproċessar b'għan f'moħħu
Il-pjan ta' wara-ipproċessar għandu jkun iffukat ħafna fuq kif il-biċċiet se jintużaw fl-aħħar u jtejjeb il-metriċi tal-prestazzjoni bbażati fuq dan.
Titjib tal-prestazzjoni mekkanika
Bżonn ta 'qawwa għolja: Id-diska tat-turbina tal-magna aerospazjali għandha tissaporti temperaturi estremi ta' 1000 grad u tensjonijiet ta '1000 MPa. Is-saħħa tat-tensjoni għandha tkun elevata biex taqbeż l-1200 MPa bil-metodu kompost ta 'trattament tas-sħana HIP + (wara 1220 grad /150 MPa HIP, soluzzjoni solida ta' 1080 grad +720 grad tixjiħ).
Standards għoljin ta 'ebusija: L-impjanti ortopediċi, inkluża l-proteżi tal-ġenbejn, jeħtieġ li jkunu b'saħħithom u kapaċi jifilħu xedd u kedd. It-ttemprar (iż-żamma f'700 grad għal 4 sigħat u mbagħad tkessiħ bil-mod) jista 'jgħolli r-rata ta' titwil minn 15% għal 25% u jnaqqas ir-riskju ta 'ksur fraġli.
Reżistenza aħjar għall-korrużjoni
Partijiet tal-istainless steel 316L użati fl-inġinerija marittima jeħtieġ li jkunu kapaċi jirreżistu l-korrużjoni tal-isprej tal-melħ għal żmien twil. Il-ħin tar-reżistenza tal-isprej tal-melħ jista 'jiżdied minn 240 siegħa għal 2000 siegħa billi tuża kemm illustrar elettrokimiku (li jneħħi s-saff tal-ossidu tal-wiċċ) kif ukoll anodizzazzjoni (li tifforma kisja tal-ossidu ħoxna ta' 10 μ m). Dan jissodisfa r-rekwiżiti tal-istandard ISO 9227.
Titjib tal-kwalità tal-wiċċ
Is-settur tal-elettronika għall-konsumatur għandu regoli stretti dwar kif għandhom jidhru l-partijiet. Biex il-wiċċ ikun inqas mhux maħdum, jeħtieġ li jiġu illustrati f'diversi passi (tħin mhux maħdum → tħin fin → illustrar tal-mera) sakemm ikun Ra0.2 μ m jew inqas. It-trattament ta 'sandblasting (200 partiċelli tar-ramel ta' l-alumina tal-malja) huwa applikat fl-istess ħin biex jinħoloq finitura matta uniformi li tissodisfa l-istandards tad-disinn.
3. Restrizzjonijiet fuq il-proċess tal-manifattura: il-limitu ta 'dak li jista' jsir wara l-ipproċessar
L-ispeċifikazzjonijiet tal-proċess tal-istampar u l-kapaċitajiet tat-tagħmir jillimitaw immedjatament l-għażliet għal teknoloġiji ta' wara-ipproċessar.
Jikkontrolla l-istress residwu
It-teknika tat-tidwib tas-sodda tat-trab tal-laser (LPBF) tħalli warajha stress residwu li jista 'jkun għoli sa 70% tal-qawwa tal-produzzjoni tal-materjal minħabba li jibred hekk malajr. It-ttemprar ta' ħelsien mill-istress (insulazzjoni f'500–600 grad għal sagħtejn) għandu jsir eżatt wara li jsir l-istampar. Jekk ma jkunx, il-partijiet jistgħu jitgħawweġ jew jinqasam meta jinqatgħu jew jiġu mmaxinjati. It-teknoloġija tat-tidwib tar-raġġ tal-elettroni (EBM) għandha inqas stress residwu peress li ssaħħan is-sottostrat għal aktar minn 600 grad qabel idub. Dan jagħmel il-proċess ta' post-ipproċessar aktar faċli.
Tneħħi l-istruttura ta 'appoġġ
Id-disinn ta 'appoġġ għal partijiet strutturali kkumplikati, bħall-kmamar tal-kombustjoni fil-magni tal-avjazzjoni, jeħtieġ li jsib kompromess bejn l-istabbiltà waqt l-istampar u l-faċilità ta' użu wara l-istampar. L-użu ta' materjali ta' appoġġ solubbli fl-ilma-jagħmilha aktar faċli biex jitneħħew. Min-naħa l-oħra, l-appoġġi tal-metall jeħtieġ li jiġu ttrattati bi qtugħ tal-wajer (bi preċiżjoni ta '± 0.05mm) jew inċiżjoni kimika (għall-mikrostrutturi) biex tiġi evitata ħsara lill-wiċċ ikkawżata minn qtugħ mekkaniku.
Garanzija ta 'eżattezza dimensjonali
Il-ħxuna tas-saff tal-istampar (tipikament 20-100 μ m) u l-approċċ tal-iskannjar (tali skanjar tal-chequerboard) it-tnejn jaffettwaw kemm huma preċiżi l-partijiet. Għal partijiet li jeħtieġu tolleranza ta '± 0.02mm fuq il-wiċċ tat-tgħammir, jinħtieġu makkinar ta' rabta ta 'ħames -assi (tali tħin u tħin) wara t-trattament bis-sħana. Madankollu, partijiet strutturali sempliċi jistgħu jiksbu preċiżjoni tal-wiċċ Ra3.2 μ m b'sandblasting u tħin.
4. Bilanċ tal-ispiża-benefiċċji: fatturi ekonomiċi li wieħed jaħseb dwarhom wara l-ipproċessar
Is-soluzzjoni ta' wara-ipproċessar trid issib l-aħjar bilanċ bejn it-tnaqqis tal-ispejjeż u t-titjib tal-prestazzjoni.
Ottimizzazzjoni tal-ispejjeż unitarji
Meta tagħmel ħafna impjanti mediċi, it-trattament HIP jista 'jagħmelhom idumu aktar, iżda l-ispiża għal kull unità titla' minn 30% sa 50%. Billi tbiddel is-settings tal-istampar (bħal żieda fid-densità tal-qawwa tal-lejżer) biex titbaxxa l-porożità inizjali, il-ħtiġijiet tal-ipproċessar tal-HIP jistgħu jitnaqqsu bin-nofs, li jiffranka ħafna flus.
Dħul fuq l-investiment fit-tagħmir
In-negozji tal-ajruspazju jridu jonfqu miljuni ta' dollari fuq tagħmir HIP biex jipproċessaw partijiet ta' liga ta'-temperatura għolja. Biex jevitaw li jkollhom assi fissi inattivi, jistgħu jaħdmu ma' fornituri ta' servizzi ta' post{2}}ipproċessar esperti u jitolbu ħlas għal kull biċċa (kost tal-ipproċessar għal kull biċċa) 500–2000.
Titjib tal-effiċjenza taċ-ċiklu
Huwa jieħu 7 sa 10 ijiem biex isiru forom tal-karozzi bl-użu tat-teknika "stampar + ittemprar + makkinar ta 'preċiżjoni". Iżda billi tiġi ottimizzata l-proċedura tat-trattament tas-sħana (per eżempju, togħla malajr it-temperatura għal 750 grad u żżommha hemm għal siegħa), iċ-ċiklu jista 'jinqata' għal 5 ijiem, li jagħmel il-kunsinna aktar mgħaġġla.