一, kärnteknik för efter-bearbetning och hur lång tid det tar
Det finns fem huvudfaser i efter-bearbetningen av 3D-utskrift av metall: avlägsnande av pulvret, avlastning, uppvärmning, bearbetning och behandling av ytan. Mängden tid varje steg tar är till stor del knuten till valet av process.
1. Att bli av med pulvret och separera delarna: enkelt men tar mycket tid
Efter att metallbitarna har gjorts i pulverbäddsfusionssystemet måste det nedgrävda pulvret tas ut och siktas så att det kan användas igen. Rengöring av mindre delar för hand tar 1 till 2 timmar, medan rengöring av stora strukturella delar som flygplansmotorblad tar 3 till 5 timmar och kräver speciell dammsugningsutrustning och vibrationsavskärmning. Elektrisk urladdningsavskärning av tråd är det vanligaste sättet att separera delar, men det kan ta 4 till 8 timmar per styck att skära och placera intrikata strukturella komponenter såsom interna flödeskanaler. Bandsågskärning går snabbt (10 till 30 minuter per styck), men det fungerar bara för enkla geometriska konstruktioner och kan lätt inducera materialhärdning.
2. Stressreducering och värmebehandling: viktigt för att säkerställa prestanda
Om spänningen inuti metallen lager för lager inte avlastas kommer det att leda till att delarna böjas eller till och med går sönder. En vanlig metod är att använda en vakuumugn för att glödga delar av titanlegering. De måste förvaras vid 650 grader i 4 timmar, sedan kylas till rumstemperatur i 6–8 timmar, för en total cykeltid på över 10 timmar. Hög-legeringsdelar måste å andra sidan värmas till 1200 grader, hållas i 6 timmar och kylas i över 12 timmar. Varmisostatisk pressning (HIP) kan bli av med både porer och stress samtidigt, men utrustningen är dyr och varje bearbetningscykel (som inkluderar att höja och sänka temperaturen) tar 8 till 16 timmar.
3. Bearbetning och ytbehandling: ett dubbelt mål om noggrannhet och användbarhet
Det kan ta 20 till 40 timmar att exakt bearbeta komplicerade ytor som turbinbladsflödeskanaler med hjälp av ett fem-länkagebearbetningscenter. Det kan ta 5 till 10 timmar extra att bearbeta funktioner som gängade hål och passande ytor. Sandblästring kan snabbt göra en yta slätare (Ra Mindre än eller lika med 3,2 μm), och det tar bara 0,5–2 timmar för en bit. Kemisk polering kan få en yta att se ut som en spegel (Ra Mindre än eller lika med 0,2 μm), men det tar 12 till 24 timmar och flera steg (borttagning av olja, tvättning med syra och passivering). Färgmatchning, testning och tjocklekstestning behövs för anodisering (aluminiumlegering) eller passivering (rostfritt stål) och andra anti{15}}korrosionsbehandlingar. Denna process tar 1 till 3 dagar per artikel.
2, industriexempel: olika situationer har olika tidsavvikelser
1. Inom flyg- och rymdområdet orsakas förlängda cykler av extrem prestanda.
SLM-teknik används för att skriva ut ramen på bränsletanken för en specifik raketmotor. Efter-bearbetningsprocessen tar 94 timmar (cirka 4 dagar) och involverar HIP-behandling (16 timmar), CNC-bearbetning (30 timmar) och anodisering (48 timmar). Dess höga andel beror på att svåra situationer har mycket strikta normer för utmattningslivslängd (vilket innebär att HIP måste vara 300 % bättre) och ytintegritet (vilket innebär att saltspraytestning måste göras i över 1000 timmar).
2. Medicinskt implantatområde: biokompatibilitet är det viktigaste
Efter-bearbetningsprocessen för skräddarsydda höftledsimplantat av titanlegering tar totalt 44 timmar (cirka 2 dagar). Det involverar vakuumglödgning (12 timmar), polering (8 timmar) och steril packning (24 timmar). Även om perioden är kort måste ytjämnheten regleras noggrant (Ra < 0,1 μm) för att minimera benvävnadsspänningsskyddande effekter. Biokompatibilitetstestning (ISO 10993 standard) behövs också för att göra cykeln längre.
3. I en värld av hemelektronik skär massproduktion ner på tiden det tar att tillverka en vara.
Med hjälp av BJ-teknik skrivs en hopfällbar skärm med gångjärn för mobiltelefoner. Efter-bearbetningsstegen tar totalt 13 timmar: värmebehandling (8 timmar), sandblästring (1 timme) och ytbeläggning (4 timmar). På grund av stor produktion (mer än 10 000 stycken per batch) har automatiserade produktionslinjer (sådan robotpolering) minskat tiden det tar att tilldela varje stycke till mindre än en halvtimme, vilket är mycket kortare än i flygindustrin.
3, Tekniktrend: Intelligens och automation förkorta cykeln
1. Processinnovation minskar behovet av efter-bearbetning
Oövervakad utskriftsteknik (som yttryck och dubbel-sidig pulverlackering) kan minska mängden stödstrukturer med 40 % till 60 %, vilket minskar tiden det tar att ta bort stödet från flera timmar till 0,5 till 1 timme. In situ värmebehandlingsteknik kombinerar glödgningsprocessen med tryckutrustning, vilket sparar tid för delöverföring och ugnsladdning och förkortar cykeln med mer än 30 %.
2. Uppgradering av utrustning gör bearbetningen snabbare
Den AI-drivna polerroboten kan anpassa sin bearbetning baserat på kraftåterkopplingskontroll, vilket minskar tiden det tar att polera en enskild bit från 2 timmar till 0,5 timmar. Bearbetningscentret för fem-länkar har ett onlinedetekteringssystem som kan korrigera verktygsbanan i realtid, vilket sänker omarbetningshastigheten och ökar effektiviteten för komplex ytbearbetning med 50 %.
3. Processen att arbeta tillsammans för att förbättra industrikedjan
Integrerad utrustning för utskriftsvärmebearbetning, som EOS:s M400-4-system från Tyskland, kombinerar alla steg efter utskrift till en plattform. Detta minskar tiden det tar att flytta och klämma fast delar och förkortar produktionscyklerna med 40 %. Den molnbaserade-procesdatabasen använder AI-algoritmer för att föreslå den bästa kombinationen av parametrar, vilket minskar tiden det tar att ta fram efterbearbetningslösningar för nya delar från dagar till timmar.