Каква е разликата между последващата-обработка на метален 3D печат и традиционната машинна обработка?

一, Технически принцип: Разликата между адитивните и субтрактивните производствени процеси
Металният 3D печат е вид адитивно производство (AM), което изгражда три-измерни обекти чрез наслагване на слоеве от метални прахове (като титанови сплави и неръждаема стомана) или жици и тяхното топене и втвърдяване с източници на топлина като лазери и електронни лъчи. Тази процедура не се нуждае от калъп и може веднага да превърне дигитален модел в истинско нещо. Повърхността на формованата част обаче е грапава (Ra6,3–12,5 μm) и може да има остатъчно напрежение или микропорни дефекти вътре, които трябва да бъдат коригирани за по-добро представяне чрез последваща-обработка.

Традиционната машинна обработка се основава на идеята за субтрактивно производство. Започва с изцяло метална заготовка и използва режещи инструменти като струговане, фрезоване и пробиване, за да отстрани излишния материал, докато се достигне желаната форма. Той има предимствата на отлична прецизност на формоване (до ниво IT5) и добра гладкост на повърхността (Ra0,1-0,4 μm), но е трудно да се работи със сложни форми (като вътрешни кухи и неравни повърхности), а степента на използване на материала е ниска (само 50% до 70%).

Основни разлики:

Състояние на материала: След 3D отпечатване трябва да се работи върху праховите металургични качества (като порьозност) и машинната обработка трябва да коригира проблемите с деформацията, които възникват при прилагане на напрежение при рязане.
Свобода на дизайна: 3D печатът може да направи „неподдържан печат“ на сложни структури, а последващата-обработка просто трябва да гарантира, че локалната производителност е възможно най-добра; Машинната обработка е ограничена от това колко лесно е да се получат режещи инструменти, а сложните конструкции трябва да бъдат разглобени и сглобени отново след обработка.
2, Поток на процеса: Разделяне на пътя от „поправяне на проблеми“ до „направяне на нещата по-точни“
1. Пост{1}}обработка на метален 3D печат: Много-оптимизиране за сътрудничество
Обикновено има четири основни фази в последващата-обработка на метални 3D отпечатани части:

Почистване и премахване на опора: Отървете се от поддържащата структура, която е била направена по време на печат, и остатъчния прах на повърхността с помощта на ултразвуково почистване. Например, след отпечатване на лопатки на авиационни двигатели, опората от титаниева сплав трябва да бъде химически гравирана, така че да не се налага да се отстранява механично, което може да повреди повърхността.
Топлинната обработка е процесът на премахване на остатъчното напрежение и подобряване на материалите чрез използване на методи като отгряване и закаляване. Например, доставчик на автомобилни части използва термична обработка T6 върху 3D-отпечатана скоба от алуминиева сплав, което я направи по-здрава и по-лека, като повиши нейната якост на опън от 320MPa на 380MPa.
С механична прецизна обработка можете да фрезовате или шлайфате с ЦПУ основни размери (като уплътняващи повърхности и свързващи повърхности) с точност до ± 0,01 mm. Например бизнес, който произвежда медицински импланти, използва пет-осов механичен център за свързване, за да намали грапавостта на повърхността на 3D отпечатани ацетабулни чаши от титаниева сплав от Ra3,2 μm до Ra0,8 μm, което отговаря на стандартите за биосъвместимост на имплантите.
Повърхностна обработка: Използвайте методи като пясъкоструене, галванопластика, анодиране и други, за да направите повърхността по-устойчива на корозия. Една морска инженерна компания използва технология за микродъгово оксидиране, за да направи дебел оксиден филм върху повърхността на 3D отпечатани клапани от алуминиева сплав. Това ги прави пет пъти по-устойчиви на корозия в морска вода.
2. Традиционна обработка след-обработка: подобряване както на точността, така и на полезността едновременно
Основните цели на традиционната механична-обработка са подобряване на точността и функционалността. Методът също е доста прост:

Почистване и скосяване: Използвайте ръчни или автоматизирани инструменти, за да се отървете от неравностите, останали по време на рязане. Това ще предпази модула от повреда.
Повърхностно укрепване: Утвърждаване на повърхността чрез използване на методи като валцуване и бластиране. Например, компания, която произвежда зъбни колела, използва ударно уплътняване, за да повиши напрежението на натиск върху повърхността на машинно обработените зъбни колела с 30% и да удвои живота им на умора.
Функционалното покритие е процес на придаване на определени качества на части чрез методи като химическо покритие и галванопластика. Например, компания, която произвежда електронни конектори, използва метод за химическо никелиране, за да направи слой никел с дебелина 0,5 μm върху обработени клеми от медна сплав, което направи заваряването много по-надеждно.
Основно сравнение:

Сложност на процеса: След-обработката на 3D печат се нуждае от сътрудничество между множество връзки и параметрите на термичната обработка трябва да се променят въз основа на свойствата на материала. Нивото на стандартизация за процедурите за последваща-обработка за машинна обработка е високо, но сложните структури може да се нуждаят от множество скоби.
Структура на разходите: Разходите за последваща{0}}обработка на 3D печат са голяма част от общите разходи (до 40%), най-вече поради цената на оборудването за термична обработка и прецизната обработка. Разходите за последваща-обработка при машинна обработка са ниски (около 10%–15%), но разходите за износване на инструмента са високи при-мащабно производство.
3, Сценарий на приложение: преминаване от „персонализиране с-добавена висока стойност“ към „стандартизация в-широк мащаб“ в същия домейн
1. Пост-обработка на метален 3D печат: концентриране върху повишени прагове и ценни сценарии.
Аерокосмическа индустрия: Определена аерокосмическа компания използва 3D печат, за да направи горивни камери за двигатели. За да се постигне плътност на материала от 99,9%, те се отърват от вътрешните пори, като ги третират с горещо изостатично пресоване (HIP). Това прави частите надеждни при високо-налягане и висока-температура.
Медицински импланти: Конкретна ортопедична компания използва 3D-отпечатана изкуствена кост с пореста структура от титаниева сплав, подобрява свързването на порите чрез електролитно полиране, насърчава пролиферацията на костни клетки и повишава клиничния успех до 98%.
Сложна форма: Определен доставчик на автомобилни интериори е намалил цикъла на леене под налягане с 40% и е повишил добива на продукта до 99,5% чрез 3D отпечатване на форми с конформни охлаждащи канали и използване на EDM (обработка с електроразряд) за подобряване на кухината на матрицата.
2. Традиционна обработка след-обработка: водещо широкомащабно-и стандартизирано производство
Автомобилен двигател: Определена фирма за превозни средства произвежда важни части като цилиндрови блокове и колянови валове, като ги обработва машинно и след това ги обработва с карбуризиране и закаляване, за да направи повърхността по-твърда. Така двигателят издържа 200 000 километра.
Потребителска електроника: Компания, която произвежда мобилни телефони, използва CNC обработка на рамки от алуминиева сплав и анодизиращо третиране, за да им придаде цветен вид. Те могат да направят повече от 5 милиона единици на месец.
Общи машини: Определена компания за клапани произвежда високо{0}}прецизни сферични кранове, като ги обработва машинно и след това добавя здраво хромирано покритие, за да ги направи по-устойчиви на износване. Тези клапани издържат повече от 10 години.
Тенденции на пазара:

Интегрирано производство: Все повече фирми използват комбинация от „3D печат+машинна обработка“. Например, един доставчик на авиационни части прави почти -нетно оформени заготовки с помощта на 3D печат и след това използва машинна обработка, за да постигне крайната прецизност. Това увеличава използването на материали до 85% и съкращава производствените цикли с 60%.
Интелигентно надграждане: Алгоритмите за изкуствен интелект се добавят към обработката след -3D печат, за да се подобрят параметрите на процеса. Например, една компания използва модели за машинно обучение, за да отгатне как термичната обработка ще промени формата на нещо, което повиши степента на квалификация на обработката от 82% на 95%.