Jaké problémy budou mít kovové 3D tištěné díly, pokud nebude provedeno následné zpracování?

1. Povrchové vady: řetězová reakce od „drsnosti“ k „funkčnímu selhání“.
Kovové 3D tištěné předměty mají obvykle zpočátku špatnou kvalitu povrchu, s velkými problémy včetně vrstvení, otřepů a pórovitosti. Například proces SLM (Selective Laser Melting) skládá vrstvy na sebe, aby se vyrobily díly. To vytváří velký "krokový efekt" na povrchu předmětu, který je hrubší než standardní obrábění, které má drsnost (hodnota Ra) 10-20 mikronů, což je mnohem více než 0,8-3,2 mikronů tradičního obrábění. Tento drsný povrch nejenže mění vzhled věcí, ale také způsobuje řadu funkčních problémů:

Koncentrace napětí a iniciace lomu: Povrchové vady mohou vytvářet místa koncentrace napětí, což urychluje šíření trhlin, když je materiál zatěžován nebo zahříván. Například před pískováním je únavová životnost dané turbínové lopatky leteckého motoru pouze 30% toho, co by měla být. Po pískování se únavová životnost zvyšuje na více než 90 %.
Menší odolnost vůči korozi: Drsný povrch usnadňuje průchod korozivních materiálů. Například neleštěné díly z nerezové oceli 316L vykazovaly známky koroze do 24 hodin od testování solnou mlhou. Po elektrolytickém leštění však byly díly schopny odolávat korozi po dobu více než 500 hodin.
Vyšší koeficient tření: Když se dva povrchy dotýkají a kloužou po sobě, drsnost povrchu má přímý vliv na to, jak dobře funguje tření. Když části hřídele převodovky u určitého vozu nebyly opracovány s ultra přesností, koeficient tření vzrostl na 0,15, což znamenalo, že spotřeba energie vzrostla o 12 %. Po ultra přesném obrábění klesl koeficient tření na 0,03 a spotřeba energie klesla na konstrukční hodnotu.
2, 2, Vnitřní vady: Od „skrytého vraha“ po „katastrofické selhání“, skrytá krize
Během procesu 3D tisku na kov může tepelné namáhání a nedostatek fúze mezi práškem a kovem způsobit problémy, jako je vnitřní pórovitost a praskliny. Pokud tyto chyby během následného-zpracování neodstraníte, budou součásti velmi nespolehlivé.

Příliš velká poréznost: Studie zjistila, že díly Ti-6Al-4V, které nebyly izostaticky lisovány za horka (HIP), mohou mít poréznost 0,5 % až 1 %. Po ošetření HIP lze pórovitost snížit na méně než 0,01 %. Vysoká pórovitost může způsobit, že součást bude méně hustá, což zvyšuje pravděpodobnost jejího zlomení, když je pod dynamickým zatížením.
Zbytkové napětí se vymklo kontrole: Během tisku může součást vytvořit zbytkové napětí, pokud se rychle zahřeje a ochladí. V jedné situaci při výrobě forem se části, které nebyly před použitím-odlehčeny, pokřivily a změnily tvar, což znamenalo, že forma musela být vyhozena. Po žíhání se rozměrová stabilita dílů zlepšila o 90 %.
Organizace, která není rovnoměrná: Proces tavení práškového lože může způsobit, že se velikost zrn v různých částech součásti značně liší. Místní velikost zrna dosáhla 100 mikronů, když určitá část konstrukce letadla nebyla ošetřena roztokem. Ale po úpravě roztokem se velikost zrna vyrovnala, mezi 20 a 30 mikrony, a odolnost proti únavě se zvýšila třikrát.
3. Snížení výkonu: rozdíl ve výkonu mezi „shodou návrhu“ a „skutečným selháním“
I když geometrické rozměry dílů splňují kritéria návrhu, jejich mechanická výkonnost může být přesto výrazně nižší, než se očekávalo, pokud nebude provedeno následné zpracování:

Studie se zabývala neošetřenými a tepelně{0}}zpracovanými díly z nerezové oceli 316L. Bylo zjištěno, že pevnost v tahu neošetřených dílů byla na návrhové hodnotě, ale prodloužení bylo pouze 60 % návrhové hodnoty. Po tepelném zpracování se prodloužení vrátilo na návrhovou hodnotu.
Tvrdost není rovnoměrně rozložena: Díly vyrobené technikou přímého nanášení energie (DED) mají běžně gradienty tvrdosti. Povrchová tvrdost určité vložky formy byla před nitridační úpravou pouze 35 HRC, ale po ošetření vzrostla na 58 HRC a odolnost proti opotřebení vzrostla 5krát.
Nedostatečná tepelná stabilita: Část z vysokoteplotní slitiny, která nezestárla, ztratila 20 % své tvrdosti po práci při teplotě 650 stupňů po dobu 100 hodin. Ale po ošetření stárnutím se procento zachování tvrdosti zvýšilo nad 95 %.
4. Ekonomické náklady: náklady, které jsou mimo kontrolu, od „částečné přepracování“ po „úplné odstavení“.
Neprovádění post{0}}zpracování nejen zhoršuje fungování dílů, ale má to také řetězovou reakci na ekonomiku:

Náklady na přepracování hodně vzrostly. Jeden výrobce autodílů vyhodil celou dávku dílů, protože neprovedl žádné následné -zpracování a náklady na přepracování tvořily 35 % celkové hodnoty objednávky. Pokud se však nedestruktivní testování a opravy provede hned po vytištění, lze náklady udržet do 5 %.
Delší výrobní cyklus: Vzhledem k tomu, že určitá letecká konstrukční část nedostala ošetření pro snížení napětí, které potřebovala, došlo k jejímu ohnutí během montáže. To způsobilo, že se celá výrobní linka na dva týdny zastavila, což společnost stálo 2 miliony dolarů.
Pověst značky byla poškozena: Neschopnost výrobce lékařských implantátů vyleštit povrch svých výrobků vedlo k 15% nárůstu počtu stažení, 25% ztrátě zákazníků a nezměrné ztrátě hodnoty značky.