Каква е грапавостта на повърхността на металния 3D печат?

Току-що сте разопаковали вашите персонализирани метални 3D отпечатани части, нетърпеливи да проверите сложните геометрии, които сте проектирали. Но докато прокарвате пръсти по повърхността, тя се усеща повече като фина шкурка, отколкото гладкия компонент, който сте си представяли. "Защо е толкова грубо?" Това е един от най-честите въпроси - и разочарованията -, които чуваме от инженери и екипи за доставки, нови в производството с метални добавки.

Металният 3D печат, предимно чрез процеси като селективно лазерно топене (SLM) или директно метално лазерно синтероване (DMLS), известен също като Laser Powder Bed Fusion, предлага несравнима свобода на дизайна. Той позволява леки решетки, вътрешни канали и консолидирани възли, които традиционното производство трудно може да произведе, особено в ниски-до-средни обеми. И все пак този-подход по-слой идва с компромис-: тъй като-отпечатаните повърхности обикновено са по-грапави от тези от CNC обработка или отливане.

Какво всъщност означава "грапавост на повърхността" в металния 3D печат?

Грапавостта на повърхността измерва малките-мащабни пикове и падини на повърхността на детайла, резултат от процеса на сливане-по-слой. При метален 3D печат, частично разтопени прахообразни частици често се придържат към повърхности (особено надвеси), а ефектът на стъпало-от отделни слоеве добавя текстура.

Ra, Rz, Rq

Ra (Средна грапавост): Най-широко използваният параметър. Той изчислява средноаритметичното на абсолютните отклонения от средната линия. Измерва се в микрометри (µm) или микроинчове (µin). По-ниските стойности показват по-гладки повърхности.

Rz: Улавя средната разлика във височината между най-високите върхове и най-дълбоките долини. Полезно за идентифициране на екстремни характеристики на повърхността, които влияят на износването или уплътняването.

Rq: Средна квадратична грапавост, по-чувствителна към случайни пикове или дълбоки вдлъбнатини.

За SLM/DMLS части, както -отпечатано, Ra обикновено варира от 5–15 µm (приблизително 200–600 µin), варирайки значително в зависимост от ориентацията на конструкцията и параметрите на процеса.

Защо металният 3D печат започва по-грубо от обработката с ЦПУ

CNC машинната обработка премахва материал от твърд материал, осигурявайки последователни, прецизни повърхности (често Ra 0,4–3,2 µm). Обратно, металният 3D печат се изгражда нагоре от праха, което води до присъщо стъпаловидно-стъпване върху ъглови повърхности и адхезия на прах, особено върху обърнати надолу-(надолу-кожа) повърхности. Резултатът често прилича повече на леене в пясък, отколкото на прецизна обработка.

Таблица: Сравнение на грапавостта на повърхността на общите производствени процеси

Грапавост на повърхността по материал

Свойствата на материала като топлопроводимост, отразяваща способност и поведение на праха създават различни предизвикателства за повърхността.

3D метален печат Алуминий

Алуминиевите сплави като AlSi10Mg са предпочитани заради своите леки свойства и добра печатаемост. Както-отпечатано, Ra често попада в диапазона 8–12+ µm, с-бластирани повърхности обикновено с размери 10–12 µm. Високата топлопроводимост може да причини по-голяма променливост в поведението на басейна на стопилката.

Услуга за 3D печат на титанов метал

Ti6Al4V (клас 5) доминира в медицинските и космическите приложения. Както-отпечатано Ra обикновено варира от 5–12 µm, като повърхностите на кожата надолу- са забележимо по-груби. По-ниската топлопроводимост и високата реактивност на титана изискват оптимизирани параметри. Пост{10}}обработката е критична за ефективността на умората и биосъвместимостта.

3D печат на месинг

Месингът осигурява отлична устойчивост на корозия, обработваемост и естетическа привлекателност, но неговите характеристики на прахообразен поток и топене могат да доведат до специфични повърхностни несъответствия. Въпреки че стандартизираните Ra данни са по-малко изобилни, отколкото за алуминий или титан, типичните като -отпечатани/перли-бластирани стойности често попадат в диапазона 6–12 µm. Той реагира особено добре на вибрационно покритие за изискан външен вид, подходящ за декоративни или прецизни-компоненти.

Таблица: Типични Ra стойности по материал

Какво влияе върху грапавостта на повърхността при метален 3D печат?

Няколко контролируеми променливи определят крайното качество.

Ориентация на компилация (нагоре-кожа срещу долу-кожа)

Обърнатите-нагоре (нагоре-кожа) повърхности обикновено са по-гладки. Насочените надолу-надвеси страдат от образуване на шлака и адхезия на прах, което често увеличава грапавостта с 50% или повече. Интелигентната ориентация, която минимизира неподдържаните низ-кожи, е една от най-ефективните ранни оптимизации.

Дебелина на слоя и лазерни параметри

По-тънките слоеве (обикновено 20–40 µm) подобряват разделителната способност и завършват с цената на по-дълго време за изграждане. Мощността на лазера, скоростта на сканиране и разстоянието между люковете трябва да бъдат фино настроени, за да се стабилизира резервоарът от стопилка и да се намали разпръскването.

Поддържащи структури и къде се докосват

Подпорите са необходими за надвеси, но оставят белези, когато се отстранят. Планирането на контактни точки за поддръжка на не-критични повърхности намалява усилията за довършване надолу по веригата.

Размер на частиците на праха

По-фините прахове обикновено дават по-добро качество на повърхността, въпреки че могат да повлияят на течливостта, цената и възможността за рециклиране.

Как да подобрите покритието на повърхността след печат

Пост{0}}обработката рядко е незадължителна за функционални части.

Пясъкоструйно и пясъкоструйно почистване

Бърз, ценово-ефективен начин за уеднаквяване на повърхностите и намаляване на Ra (напр. до 5–12 µm). Отличен за почистване на алуминий и общо почистване.

CNC обработка като пост{0}}процес

Идеален за характеристики с висока-толерантност и критични повърхности, лесно постигащ Ra 0,8 µm или по-добър. Хибридното производство (печат + машина) е все по-разпространено.

Електрополиране на титан и неръждаема стомана

Този електрохимичен метод селективно премахва материала за гладки, пасивни,-устойчиви на корозия покрития -, особено ценни за медицински импланти.

Вибрационно довършване на месингови части

Превъртането на носителя осигурява последователно естетическо полиране на сложни или малки{0}}партидни части.

Примери за приложение в-реалния свят:

Медицински импланти: Електрополиране, комбинирано с механична обработка за биосъвместимост и устойчивост на умора.

Аерокосмически скоби: Машинна обработка на-носещи повърхности, като оставя не-критичните зони-бластирани.

Потребителски стоки: Вибриращо или струйно бластиране за визуална привлекателност и усещане при допир.

Индустриални стандарти и спецификации, които трябва да знаете

ISO 4287 / ASME B46.1 - Стандартите за измерване

Те определят как Ra, Rz и други параметри се измерват и отчитат за последователност между доставчиците.

Какви стойности на Ra изискват различните индустрии

Космонавтика и медицина: Често Ra<1.6 µm (frequently <0.8 µm) on critical surfaces for fatigue and biocompatibility.

Автомобили: 1,6–3,2 µm за функционални компоненти.

Общ/Потребител: 3,2–6.3+ µm може да са достатъчни в зависимост от приложението.

Таблица: Примери за индустриален стандарт

Често срещани погрешни схващания относно качеството на повърхността за метален 3D печат

Погрешно схващане 1: По-скъпите машини винаги доставят по-гладки части. Реалност: Качеството на оборудването помага, но конструктивните параметри, дизайнът на частите, ориентацията и последващата-обработка имат много по-голямо въздействие.

Погрешно схващане 2: Пост{1}}обработката може лесно да превърне всяка част в огледално покритие. Реалност: Възможни са значителни подобрения, но сложните вътрешни геометрии или тънките стени ограничават еднаквите резултати и добавят разходи/време.

Погрешно схващане 3: Всички повърхности на детайла имат сходна грапавост. Реалност: Горе-кожа и долна-разлики в кожата могат да бъдат драматични - винаги проектирайте, като имате предвид ориентацията.

Свържете се сега

Грапавостта на повърхността при метален 3D печат не е недостатък - това е управляема характеристика на мощна технология. Когато го разберете и го адресирате правилно, вие отключвате възможности за проектиране, които субтрактивните методи просто не могат да съвпадат, като същевременно постигате производителността, която вашето приложение изисква чрез целенасочена последваща-обработка.

Не позволявайте на първоначалната текстура да спъва проекта ви. Нашият екип има богат опит в доставянето на оптимизирани алуминиеви, титанови и месингови метални 3D отпечатани части с правилното качество на повърхността за-употреба в реалния свят. Свържете се с нас днес за без{4}}преглед на дизайна, препоръки за материали или персонализирана оферта. Нека превърнем вашите идеи във високо-компоненти с висока производителност - посегнете сега и вижте каква разлика може да направи опитен партньор.