Milyen utófeldolgozási{0}}lépésekre van szükség általában a fém 3D-nyomtatás befejezése után?

1. Por eltávolítása és újrahasznosítása: az első lépés a "porágyból" a "független részekre" való eljutás.
Az SLM technológia és más fém 3D nyomtatási módszerek porrétegről rétegre olvasztva építik fel az elemeket. Nyomtatás után az alkatrészeket a porba temetik, amelyek nem olvadtak el. Először is, a kezelőnek robbanásbiztos-repülőgépet kell használnia, hogy eltávolítsa a maradék port az alkatrészek felületéről. Ezután be kell adagolniuk a port a szűrőrendszerbe, hogy visszakapják a port, amelyet a részecskék mérete alapján újra fel lehet használni. Például a szűrést követően a 15 és 45 mikron közötti részecskéket tartalmazó titánötvözet por 90%-ot meghaladó visszanyerési arány mellett újra felhasználható. Ez az eljárás csökkenti az anyagköltséget és a porhulladék által okozott károkat a környezetben.

2. Stresszoldás: a legfontosabb tennivaló annak érdekében, hogy az alkatrészek ne hajoljanak el és ne törjenek el
Amikor a fémet 3D-nyomtatják, a gyors felmelegedés és lehűlés következtében visszamaradó feszültség keletkezhet, ami az alkatrészeket meghajlíthatja vagy akár el is törhet. A stressz enyhítésére hőkezelésre van szükség. Helyezze az alkatrészeket vákuumkemencébe vagy inert gázzal védett kemencébe, melegítse közvetlenül az anyag átkristályosodási hőmérséklete alá (titánötvözetnél kb. 600 fok), tartsa ott néhány órán át, majd hagyja lassan kihűlni. Például a feszültségcsökkentő kezelés 70%-kal csökkentette a maradék feszültséget egy adott repülőgép-motor lapátjának nyomtatása után. Ezáltal sokkal stabilabb lett az alkatrész méretét tekintve.

3. Részleválasztás: finom műveletek az építőtábláktól az egyes személyekig
A mechanikai vagy elektromos megmunkálásnak el kell választania az alkatrészek és az építőlemez közötti kapcsolatot. A bonyolult formák vágásának szokásos módja az elektromos kisülésű huzalvágás (EDM), amely sok időt vesz igénybe (kb. 2-4 óra darabonként). A szalagfűrész gyorsabban vág (kb. 10-30 perc darabonként), de nehéz lehet vágni, mivel az anyag vágás közben keményebbé válik. Például egy autóalkatrészeket gyártó cég szalagfűrészeket használ króm-nikkel-vasötvözet alkatrészek vágására, majd CNC-marást, hogy integrálja a két eljárást, az elválasztást és a precíziós megmunkálást. Ez 50%-kal hatékonyabbá teszi a működést.

4. Hőkezelés: az anyagok jellemzőinek javításának fő lépése
Az anyagok melegítésével, szigetelésével és hűtésével a hőkezelés módosítja azok mikroszerkezetét és erősebbé teszi őket. Néhány gyakori lépés a következő:

Lágyítás: A belső feszültségtől való megszabadulás és a plaszticitás javítása (például az alumíniumötvözet nyúlásának 30%-os növelése izzítás után);
Edzés és temperálás: keményebbé és keményebbé teheti a dolgokat (például az öntőacél HRC52-56 keménységét az oltás és temperálás után);
Oldatkezelés: Csökkentse az anyagok korrodálódásának valószínűségét (például úgy, hogy a rozsdamentes acél kevésbé korrodáljon a szemcsék között az oldatos kezelést követően).
Például egy orvostechnikai eszközöket gyártó cég titánötvözetből készült csípőízületi protézist készít, amely vákuum-lágyításon megy keresztül. Ezzel nemcsak a belső feszültségtől szabadulunk meg, hanem a szemcseméretet is csökkentjük, ami megduplázza a fáradási időt.

5. Felületkezelés: többdimenziós optimalizálás a megjelenés és a működés javítása érdekében
Az alkatrészek jobbá tételének egyik legfontosabb lépése a felületkezelés. Jobbá teszi a felületet, kevésbé valószínű, hogy rozsdásodik, és tovább tart. Néhány gyakori módszer:

Mechanikai megmunkálás: mérethibák javítása például CNC megmunkálással és köszörüléssel. Például az öt-tengelyes összekapcsolású marással a kerekségi hiba 0,1 mm-ről 0,02 mm-re változhat egy adott motorturbina tárcsa nyomtatása után.
Homokfúvás: Egy fogyasztói elektronikai üzletág nagy sebességű{0}}homokáramlást alkalmazott a felület eléréséhez, az oxidréteg eltávolításához és a textúra egyenletessé tételéhez. A titánötvözet telefonváz Ra felületi érdességét homokfúvásos kezeléssel 1,6 μm-re tudták csökkenteni.
Kémiai polírozás/elektrokémiai polírozás: Egy orvostechnikai eszközökkel foglalkozó üzletág 6–12 μm-ről 0,2–1 μm-re csökkentette a 3D-nyomtatott porózus implantátumok felületi érdességét a felület kémiai feloldásával és simításával. Ez nagymértékben csökkenti annak esélyét, hogy baktériumok tapadjanak az implantátumokhoz.
A PVD bevonat háromszor hosszabb ideig tarthatja a forma felületét, mint nélküle. Az eloxálás viszont ellenállóbbá teszi az alumíniumötvözeteket a korrózióval szemben. Például egy eloxált repülési alkatrész 240 óra helyett 1000 órát bír ki sópermetes tesztben.
6. Melegizosztatikus préselés (HIP): a legjobb módja annak, hogy megszabaduljunk a belső hibáktól
A forró izosztatikus préselés kötelező{0}}lépés a feldolgozás után olyan alkalmazásoknál, amelyek nagyon nagy megbízhatóságot igényelnek, mint például az űrrepülés. Ez a folyamat az alkatrészeket egy nagynyomású tartályba helyezi (akár 100–200 MPa), és 1200 fokra melegíti fel őket, ami miatt az anyag meghajlik, és bezárja a belső pórusokat és mikrorepedéseket. A HIP kezelést követően a rakétahajtómű fúvókájának sűrűsége 99,2%-ról 99,99%-ra, a kifáradási szilárdság pedig 40%-kal nőtt.

7. Ellenőrzés és tesztelés: Az utolsó lépés a minőség biztosításában
Az utó{0}}feldolgozást követően roncsolásmentes vizsgálatot (például CT-vizsgálatot vagy ultrahangos vizsgálatot) kell végezni a belső minőség ellenőrzésére. Például egy autóalkatrészeket gyártó cég ipari CT-vizsgálattal ellenőrzi a 3D-s-nyomtatott víz-köpeny belső áramlási csatornáit, hogy megbizonyosodjon arról, hogy nincsenek dugulások vagy repedések. Ugyanakkor mechanikai teljesítményvizsgálatot (például szakítószilárdsági vizsgálat és keménységvizsgálat) és méretpontossági vizsgálatot (például koordináta mérést) végeznek, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az alkatrészek megfelelnek a tervezési követelményeknek.