پس از 15+ سال اداره یک کارخانه چاپ سه بعدی فلزی سفارشی و کار با مشتریان هوافضا، پزشکی و خودرو، می‌توانم با اطمینان کامل یک چیز را به شما بگویم: بزرگترین اشتباهی که می‌بینم این است که فرض کنیم یک سطح برای هر قطعه کار می‌کند.
مشتریان اغلب وارد می شوند و می گویند: "فقط آن را صاف کنید." یا "بهترین پولیش را که می توانید به من بدهید." اما در اینجا واقعیت است - "بهترین" پایان کاملاً بستگی به این دارد که آن قطعه واقعاً در دنیای واقعی چه کاری انجام دهد. روکش آینه ای که روی یک محصول مصرفی خیره کننده به نظر می رسد می تواند باعث شود ایمپلنت پزشکی در یکپارچگی استخوانی شکست بخورد. یک سطح کمی ناهموار که برای گرفتن ابزار مناسب است ممکن است در خط سوخت هوافضا تلاطم ایجاد کند.
درخدمات پرینت سه بعدی فلزیکار، درمان سطح یک دکوراسیون نیست - مهندسی است. امروز چارچوب عملی را که استفاده می‌کنم با مشتریان به اشتراک می‌گذارم تا پایان مناسب را با برنامه مناسب مطابقت دهم.
حقیقت صادقانه در مورد قطعات پرینت سه بعدی "خام".
اولین باری که اکثر مهندسان یک قطعه را مستقیماً از دستگاه SLM می بینند، شگفت زده می شوند. به نظر می رسد ... خشن. مانند کاغذ سنباده-بالا.
این طبیعی است.پرینت سه بعدی فلزی افزودنیقطعات را لایه به لایه از پودر فلز می سازد. ذرات نیمه ذوب شده، خطوط لایه (اثر راه پله) و زبری سطح چاپ شده معمولی از Ra 8 تا 20 میکرومتر (گاهی اوقات در سطوح رو به پایین{4}} بیشتر است). این برای بسیاری از نمونه‌های اولیه کاربردی است، اما برای اکثر برنامه‌های کاربردی نهایی کاملاً غیرقابل قبول است.
این بافت خام مشکلات واقعی را به همراه دارد: غلظت استرس، نقاط پنهان باکتری، افزایش کشش در جریان سیال و تسریع خوردگی. درمان سطحی برای حل این مشکلات - وجود دارد، اما تنها در صورتی که مورد مناسب را برای کار انتخاب کنید.
چرا ما به هر حال سطح را درمان می کنیم؟
هر تصمیم برای درمان سطح باید با یک هدف روشن شروع شود:
زیبایی شناسی: ظاهری ممتاز برای قطعات مصرف کننده یا{0}}با دید بالا.
عملکرد: کاهش اصطکاک، بهبود جریان سیال، یا امکان انتقال حرارت بهتر.
دوام: از بین بردن عوامل استرس برای افزایش عمر خستگی.
بهداشت/ایمنی: رعایت استانداردهای نظافت‌پذیری درجه پزشکی یا مواد غذایی{0}.
یک تولیدکننده خوب پرینت سه بعدی فلزی دقیق قبل از نقل قول تکمیلی در مورد این اهداف سؤال می کند. بهترین ها به شما کمک می کنند کل فرآیند - استراتژی چاپ + تکمیل - را با هم بهینه کنید.
کاربرد 1: هوافضا و دفاع - همه چیز در مورد زندگی خستگی است
در هوافضا، پرداخت سطح اغلب یک موضوع مرگ و زندگی - یا حداقل ادعای گارانتی چند میلیون دلاری-است.
پره‌های توربین، نازل‌های سوخت و براکت‌های ساختاری بارگذاری چرخه‌ای شدید را تجربه می‌کنند. عیوب سطح میکروسکوپی به محل شروع ترک تبدیل می شوند. شات پینینگ (برای القای تنش فشاری) و ماشینکاری انتخابی CNC روی سطوح جفت گیری بحرانی رایج هستند. برای بسیاری از پرینت سه بعدی فلزی برای اجزای هوافضا، هدف یک روکش آینه ای نیست، بلکه یک سطح کنترل شده و مقاوم در برابر خستگی-است.
مثال واقعی-: یک مشتری به یک براکت سبک نیاز داشت. ما آن را چاپ کردیم، استرس-آن را تسکین دادیم، سپس شات پینینگ هدفمند را در مناطق-پر استرس اعمال کردیم. این قطعه تست خستگی چرخه 10^7 را با حاشیه گذراند، در حالی که 38 درصد وزن را در مقایسه با نسخه ماشینکاری شده کاهش داد.
کاربرد 2: ایمپلنت‌ها و ابزارهای پزشکی - ایمنی و زیست-ادغام
کاربردهای پزشکی ظریف ترین هستند.
سطوح تماس استخوانی (ساقه لگن، قفس نخاعی، ایمپلنت های دندانی) اغلب به زبری کنترل شده (Ra 1.0-3.0 میکرومتر) برای ادغام استخوانی نیاز دارند - سلول های استخوانی برای چسباندن به بافت نیاز دارند. در همین حال، نواحی تماس با بافت نرم و سطوح مفصلی نیاز به روکش‌های فوق‌العاده صاف (Ra کمتر یا مساوی 0.4 میکرومتر، اغلب 0.1 میکرومتر یا بهتر) برای کاهش التهاب و ساییدگی دارند.
اینجاست که تخصص کارخانه چاپ سه بعدی فلزی سفارشی حیاتی می شود. ما از تکنیک های پوشش، بافت لیزری انتخابی، اچینگ اسیدی برای نواحی استخوانی، و الکتروپولیش برای نواحی صاف - در یک قسمت استفاده می کنیم.
کاربرد 3: ابزارسازی صنعتی و ساخت قالب - نبرد علیه اصطکاک
برای قالب های تزریق، مبدل های حرارتی و ابزار، کیفیت سطح داخلی اغلب بیشتر از ظاهر خارجی اهمیت دارد.
کانال های خنک کننده داخلی صاف انتقال حرارت را بهبود می بخشد و زمان چرخه را کاهش می دهد. ماشینکاری جریان ساینده (AFM) اغلب در اینجا قهرمان است - می‌تواند به اعماق کانال‌های خنک‌کننده منسجم پیچیده برسد که هیچ روش دیگری نمی‌تواند آنها را لمس کند.
برنامه 4: کالاهای مصرفی و فناوری پیشرفته{1} - The Mirror Finish
هنگامی که قطعه قابل مشاهده است و برند اهمیت دارد (قطعات ساعت لوکس،{0}محفظه های الکترونیکی پیشرفته، تزئینات خودرو)، زیبایی شناسی در مرکز توجه قرار می گیرد. در اینجا ما پولیش مکانیکی، پولیش الکتریکی و گاهی اوقات پوشش PVD را برای دستیابی به روکش های آینه نوری واقعی ترکیب می کنیم.
مقایسه فنی: روش های پایان سطح و نتایج آنها
|
نوع درمان |
معمولی قابل دستیابی Ra |
تاثیر بعدی |
تاثیر هزینه |
بهترین برنامه |
محدودیت ها |
|
همانطور که-چاپ شده است |
8–20 μm |
پایه |
پایین ترین |
نمونه های اولیه |
عملکرد ضعیف |
|
انفجار مهره |
2–6 μm |
کم (±10-20 میکرومتر) |
پایین |
مات یکنواخت، تمیز کننده |
صافی محدود |
|
الکترو پولیش |
0.1–0.4 μm |
متوسط (حذف 10-40 میکرومتر) |
متوسط |
پزشکی، مواد غذایی-، قطعات پیچیده |
هندسه-وابسته است |
|
ماشینکاری پست CNC{0} |
0.05–0.2 μm |
خیلی کم (کنترل شده) |
بالا |
تحمل ها و تناسب های بحرانی |
فقط خط دید-- |
|
ماشینکاری جریان ساینده |
0.4-1.6 میکرومتر (داخلی) |
پایین-متوسط |
بالا |
کانال ها و قالب های داخلی |
بهترین برای ویژگی های از طریق- |
در واقع چقدر مواد را حذف می کنید؟
انفجار مهره: 5-15 میکرومتر در هر طرف
الکترو پولیش: 10-40 میکرومتر در هر طرف
پرداخت دستی: بسیار متغیر، اغلب 20-100 میکرومتر به صورت محلی
به همین دلیل است که باید با هزینه تکمیل طراحی کنید. بسته به درمان برنامه ریزی شده ممکن است یک سوراخ 10.00 میلی متری در 10.15-10.30 میلی متر چاپ شود.
طراحی برای پایان
ویژگی های حیاتی را بیش از حد بسازید - در جایی که پرداخت یا ماشینکاری انجام می شود، سهام اضافه کنید.
از گوشه های داخلی تیز اجتناب کنید - آنها رسانه ها را به دام می اندازند و به سختی به پایان می رسند.
قسمت‌ها را به‌طور هوشمندانه تنظیم کنید - در صورت امکان سطوح مهم را در صفحه XY قرار دهید.
زودتر با سازنده خود صحبت کنید - بهترین تامین کننده چاپ سه بعدی فلزات صنعتی قبل از نهایی کردن طرح شما را از نظر امکان سنجی تکمیل بررسی می کند.
چه زمانی پولیش را متوقف کنیم
بازدهی کاهشی وجود دارد. تعقیب Ra 0.02 میکرومتر روی سطح غیر تماسی داخل موتور معمولاً هدر دادن پول است. یک ارائه دهنده خدمات پرینت سه بعدی فلزی خوب به شما کمک می کند تا برای هر ویژگی «به اندازه کافی خوب» در مقابل «بیش از-مهندسی» تعریف کنید.
چشم انداز نظارتی و کنترل کیفیت
استانداردهایی مانند ASME B46.1 (بافت سطح) و ISO 4287 اندازه گیری را کنترل می کنند. در پزشکی و هوافضا، شما به فرآیندهای مستند و تایید شده نیاز دارید. یک تامین‌کننده جدی گزارش‌های Ra ویژه منطقه-نه فقط یک عدد کلی را ارائه می‌کند.
سوالات متداول
س: آیا می توانم همان پرداختی را که روی تیتانیوم روی فولاد ضد زنگ انجام می دهم، داشته باشم؟
پاسخ: نه دقیقا. تیتانیوم به شیمی و فرآیندهای مختلفی نیاز دارد. انتظار می رود Ra نهایی کمی بالاتر از 316L.
س: درمان سطح چگونه بر استحکام قطعه تأثیر می گذارد؟
پاسخ: اگر به درستی انجام شود، معمولاً با حذف عوامل استرس، عمر خستگی را بهبود می بخشد. اگر ضعیف انجام شود، می‌تواند استحکام را از طریق حذف بیش از-یا شکنندگی هیدروژنی کاهش دهد.
س: آیا هر سرویس چاپ سه بعدی فلزی، تکمیل را در خانه- ارائه می دهد؟
پاسخ: خیر. بسیاری آن را برون سپاری می کنند. قابلیت داخلی معمولاً به معنای کنترل بهتر، چرخش سریعتر و قابلیت ردیابی کامل است
یک سطح برای همه مناسب نیست. درمان مناسب به کاربرد، مواد، هندسه و الزامات عملکرد بستگی دارد.
موفق ترین پروژه ها با گفتگوی صادقانه درباره نیازهای سطح در مرحله طراحی - و نه پس از چاپ قطعات شروع می شوند. با یک سازنده پرینت سه بعدی فلزی دقیق کار کنید که هم فرآیند چاپ و هم طیف کامل گزینه های تکمیل را می شناسد. آنها به شما کمک می‌کنند عملکرد، هزینه، و زیبایی‌شناسی را به‌جای اینکه یک رویکرد-یک اندازه-براساس- اجباری کنید، متعادل کنید.
اگر روی پروژه ای کار می کنید و می خواهید مشاوره عملی در مورد استراتژی سطحی داشته باشید، تماس بگیرید. ما به صدها شرکت کمک کرده‌ایم تا این تعادل را درست کنند - و خوشحال می‌شویم همین کار را برای شما انجام دهیم.