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增材製造的後處理是降低風險還是增加成本?

星之球科技 來源:Ringier2021-11-24 我要評論(0 )   

通過增材製造獲得有利可圖的部件,需要仔細注意影響性能和驅動成本的各種因素。在眾(zhong) 多因素中,包括在逐層製造結束後必須對零件進行的後處理程度。但行業(ye) 內(nei) 也有一些人認...

通過增材製造獲得有利可圖的部件,需要仔細注意影響性能和驅動成本的各種因素。在眾(zhong) 多因素中,包括在逐層製造結束後必須對零件進行的後處理程度。但行業(ye) 內(nei) 也有一些人認為(wei) ,增材製造的後處理工藝增加了成本和時間。


對於(yu) 金屬增材製造的零件,進行後處理其實很重要。使用激光粉末床熔融製造的金屬部件通常會(hui) 在從(cong) 構建板上移除部件之前進行應力消除。零件通常在移除支撐和機械加工之前進行熱處理(或進行固溶退火、固溶時效或熱等靜壓)以滿足公差要求。


二次精加工操作(例如翻滾、磨料流加工、電化學拋光)可用於(yu) 額外的表麵處理。最後,零件在組裝或最終使用之前接受檢查。在整個(ge) 過程中可能會(hui) 發生迭代,每個(ge) 步驟的持續時間和成本將由多種因素決(jue) 定,包括零件的重要性、資格指南和認證要求等。


此前,行業(ye) 在降低成本和避免成本上花了太多的時間,卻忽視了後處理可以有助降低與(yu) 分層製造風險這一事實。的確,後處理會(hui) 增加生產(chan) 金屬增材製造部件的時間和成本,但製造商需要考慮以下幾點:

激光加熱材料後在構建過程中冷卻時,應力消除有助於(yu) 減少金屬零件中積累的殘餘(yu) 應力;沒有經過應力消除,零件容易有翹曲甚至開裂的風險。


熱處理有助於(yu) 使微觀結構均勻化並減少零件中的材料異質性;沒有它,由於(yu) 構建方向效應或構建過程中可能出現的其他微觀結構弱點,部件可能會(hui) 出現故障。


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■金屬激光粉末床熔融零件的後處理通常需要,(1)應力消除以減少翹曲,(2)從(cong) 構建板上移除零件以幫助建立加工基準,(3)熱處理以減少微觀結構變化,(4)移除減少構建過程中變形的支撐,(5)機加工以減少尺寸不合格,(6)二次精加工以減少表麵影響,(7)無損評估以避免缺陷 (8)檢查以確保尺寸正直(來源:Tim Simpson)


去除支撐消除了在構建過程中添加的額外材料,幫助減少零件特征的失真;在沒有支撐的情況下,如果零件翹曲過多並在添加新粉末層時導致問題,則存在構建失敗的風險。


機加工有助於(yu) 達到指定的幾何尺寸和公差;沒有它,就會(hui) 存在尺寸不合格和零件報廢的風險。

二次精加工操作可以增強表麵性能並改善最終零件的外觀;沒有它,就會(hui) 有表麵效應的風險,這可能導致零件過早失效或表麵缺陷有損於(yu) 預期的美感。


檢查和無損評估有助於(yu) 確保尺寸和體(ti) 積的完整性;沒有它們(men) ,就會(hui) 有尺寸超出規格或丟(diu) 失內(nei) 部缺陷的風險,從(cong) 而導致零件故障。


由於(yu) 構建完成後有如此多的步驟,因此將如此多的注意力花在減少或消除金屬增材製造後處理上是否合適,一直是行業(ye) 關(guan) 心的話題。


結合消除應力和熱處理可以節省時間嗎?是的,但根據熱處理的類型和程度,構建板可能會(hui) 變形,從(cong) 而造成後續零件拆卸方麵的挑戰。 

可以使用更容易移除的分離式支撐?是的,但它們(men) 可能會(hui) 在表麵留下小塊或粗糙點,稍後需要將其去除。

可以指定公差以避免對零件進行全麵加工嗎?是的,但這需要理解和質疑通常被指定或視為(wei) 給定的基本要求。 

可以使用批量精加工工藝來降低表麵粗糙度嗎?是的,但幾何形狀和大小可能會(hui) 限製某些功能的可訪問性,具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 它們(men) 的位置和尺寸。


能否避免使用昂貴的X射線計算機斷層掃描掃描檢查零件?是的,但前提是質量控製程序得到了適當的實施和維護,以確保一致的分層處理。 


總之,金屬增材製造後處理仍有很大的創造力和創新解決(jue) 方案的空間,鼓勵機加工專(zhuan) 業(ye) 人士和製造專(zhuan) 家與(yu) 增材製造服務提供商或製造增材製造零件的公司加深合作。雖然後處理對他們(men) 來說是一種成本,但這也是一次分享寶貴知識和見解的機會(hui) ,以幫助新興(xing) 的增材製造行業(ye) 蓬勃發展。


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