Mi a fém 3D nyomtatás felületi érdessége?

Éppen most bontotta ki egyedi fém 3D nyomtatott alkatrészeit, és alig várja, hogy megvizsgálja az Ön által tervezett összetett geometriákat. De ahogy végighúzza az ujjait a felületen, inkább finom csiszolópapírnak tűnik, mint az általa elképzelt sima alkatrésznek. – Miért olyan durva? Ez az egyik leggyakrabban feltett kérdés - és csalódás -, amelyet a fémadalékok gyártásával foglalkozó mérnököktől és beszerzési csapatoktól hallunk.

A fém 3D nyomtatás, elsősorban olyan eljárásokon keresztül, mint a szelektív lézerolvasztás (SLM) vagy a közvetlen fémlézeres szinterezés (DMLS), más néven lézerporágy-fúzió, páratlan tervezési szabadságot kínál. Könnyű rácsokat, belső csatornákat és összevont szerelvényeket tesz lehetővé, amelyeket a hagyományos gyártás nehezen tud előállítani, különösen kis{2}}--közepes mennyiségben. Ennek a rétegenkénti-rétegnek-megközelítésnek azonban egy kompromisszum-lehetősége van: mivel-a nyomtatott felületek jellemzően durvábbak, mint a CNC-megmunkálásból vagy öntésből származók.

Mit jelent valójában a "felületi érdesség" a fém 3D nyomtatásban?

A felületi érdesség az alkatrész felületén lévő kis-csúcsokat és völgyeket méri, amelyek a réteg-a-réteg-fúziós folyamat eredményeként jönnek létre. A fém 3D-nyomtatás során a részben megolvadt porszemcsék gyakran tapadnak a felületekhez (főleg a túlnyúlásokhoz), és a különálló rétegekből származó lépcső{5}effektus textúrát ad.

Ra, Rz, Rq

Ra (Roughness Average): A legszélesebb körben használt paraméter. Kiszámítja az átlagvonaltól való abszolút eltérések számtani átlagát. Mikrométerben (µm) vagy mikrohüvelykben (µin) mérve. Az alacsonyabb értékek simább felületeket jeleznek.

Rz: A legmagasabb csúcsok és a legmélyebb völgyek közötti átlagos magasságkülönbséget rögzíti. Hasznos a kopást vagy tömítést befolyásoló szélsőséges felületi jellemzők azonosításában.

Rq: Gyökér átlagos négyzetes érdesség, érzékenyebb az alkalmi tüskékre vagy mély völgyekre.

Az SLM/DMLS alkatrészek esetében, mivel a nyomtatott Ra általában 5–15 µm (körülbelül 200–600 µin) között mozog, ami jelentősen eltér a felépítés irányától és a folyamatparaméterektől.

Miért kezdődik a fém 3D nyomtatás durvábban, mint a CNC megmunkálás?

A CNC megmunkálás eltávolítja az anyagot a szilárd anyagból, így egyenletes, precíz felületeket biztosít (gyakran Ra 0,4–3,2 µm). Ezzel szemben a fém 3D-nyomtatás a púderből felfelé épül fel, ami a ferde felületeken lépcsőzetes-lépéshez és a por tapadásához vezet, különösen a lefelé néző-(le{6}}bőrfelületeken). Az eredmény gyakran jobban hasonlít a homoköntéshez, mint a precíziós megmunkáláshoz.

táblázat: Általános gyártási eljárások Felületi érdesség összehasonlítása

Felületi érdesség anyag szerint

Az olyan anyagok tulajdonságai, mint a hővezető képesség, a fényvisszaverő képesség és a por viselkedése, külön kihívást jelentenek a felületen.

3D fémnyomtatás alumínium

Az alumíniumötvözetek, például az AlSi10Mg könnyű súlyuk és jó nyomtathatóságuk miatt kedveltek. Mivel a nyomtatott Ra gyakran a 8–12+ µm tartományba esik, a szemcseszórt-felületek pedig általában 10–12 µm-esek. A magas hővezető képesség nagyobb változékonyságot okozhat az olvadékmedence viselkedésében.

Titanium Metal 3D nyomtatási szolgáltatás

A Ti6Al4V (5. fokozat) uralja az orvosi és repülési alkalmazásokat. Mivel a nyomtatott Ra általában 5–12 µm, a pehely-bőr felülete pedig észrevehetően durvább. A titán alacsonyabb hővezető képessége és nagy reakcióképessége optimalizált paramétereket igényel. Az utófeldolgozás kritikus fontosságú a fáradási teljesítmény és a biológiai kompatibilitás szempontjából.

3D nyomtatás sárgaréz

A sárgaréz kiváló korrózióállóságot, megmunkálhatóságot és esztétikai megjelenést kölcsönöz, de porfolyási és olvadási jellemzői bizonyos felületi inkonzisztenciákhoz vezethetnek. Míg a szabványosított Ra-adatok kevésbé bőségesek, mint az alumínium vagy a titán esetében, a tipikusan -nyomtatott/perem{2}}fújt értékek gyakran a 6–12 µm tartományba esnek. Különösen jól reagál a vibrációs felületkezelésre a kifinomult megjelenés érdekében, amely alkalmas dekoratív vagy precíziós -illesztésre.

táblázat: Tipikus Ra értékek anyag szerint

Mi befolyásolja a fém 3D nyomtatás felületi érdességét?

Számos szabályozható változó határozza meg a végső minőséget.

Tájékozódás kialakítása (fel-bőr kontra le-bőr)

A felfelé néző-(felfelé-bőr) felületek általában simábbak. A lefelé néző-túlnyúlások salakképződéstől és portapadástól szenvednek, ami gyakran 50%-kal vagy még nagyobb mértékben növeli az érdességet. Az intelligens tájolás, amely minimalizálja a nem támogatott pehely-felszíneket, az egyik leghatékonyabb korai optimalizálás.

Rétegvastagság és lézerparaméterek

A vékonyabb rétegek (általában 20–40 µm) javítják a felbontást és a befejezést hosszabb építési idő árán. A lézerteljesítményt, a pásztázási sebességet és a sraffozási távolságot finoman be kell hangolni az olvadékmedence stabilizálása és a fröcskölés csökkentése érdekében.

Támogatási struktúrák és azok érintésének helye

A túlnyúlásokhoz támasztékokra van szükség, de eltávolításkor hegeket hagynak. A támogatási kapcsolati pontok tervezése a nem-kritikus felületeken csökkenti a későbbi befejezési erőfeszítéseket.

Por szemcseméret

A finomabb porok általában jobb felületi minőséget eredményeznek, bár befolyásolhatják a folyóképességet, a költségeket és az újrahasznosíthatóságot.

Hogyan lehet javítani a felületi minőséget a nyomtatás után

Az utólagos feldolgozás ritkán opcionális a funkcionális részek esetében.

Sörétszórás és homokfúvás

Gyors, költséghatékony{0}}módszer a felületek egységesítésére és az Ra csökkentésére (pl. 5–12 µm-re). Kiváló alumínium sorjázáshoz és általános tisztításhoz.

CNC megmunkálás utófolyamatként{0}}

Ideális a nagy-tűrésű funkciókhoz és kritikus felületekhez, könnyen elérheti az Ra 0,8 µm vagy annál jobb értéket. Egyre elterjedtebb a hibrid gyártás (nyomtatás + gép).

Elektropolírozás titánhoz és rozsdamentes acélhoz

Ez az elektrokémiai módszer szelektíven távolítja el az anyagokat a sima, passzív, korrózióálló -korrózióálló felületek - érdekében, amelyek különösen értékesek az orvosi implantátumok esetében.

Vibrációs felületkezelés sárgaréz alkatrészekhez

A hordozók felforgatása következetes esztétikai polírozást biztosít összetett vagy kis{0}}alkatrészeken.

Valós{0}}alkalmazási példák:

Orvosi implantátumok: Elektropolírozás megmunkálással kombinálva a biokompatibilitás és a fáradtságállóság érdekében.

Repülési tartókonzolok: Megmunkálás a teherviselő-felületeken, miközben a nem-kritikus területek gyöngy-lefújva maradnak.

Fogyasztási cikkek: Vibrációs vagy gyöngyszórás a látvány és tapintási érzet érdekében.

Iparági szabványok és előírások, amelyeket ismernie kell

ISO 4287 / ASME B46.1 - A mérési szabványok

Ezek határozzák meg, hogy az Ra, Rz és egyéb paraméterek hogyan mérhetők és jelenthetők be a szállítók közötti konzisztencia érdekében.

Mit igényelnek a Ra értékek a különböző iparágakban

Aerospace & Medical: Gyakran Ra<1.6 µm (frequently <0.8 µm) on critical surfaces for fatigue and biocompatibility.

Autóipar: 1,6–3,2 µm a funkcionális alkatrészekhez.

Általános/Fogyasztó: 3,2–6.3+ µm elegendő lehet az alkalmazástól függően.

táblázat: Ipari szabvány példák

Gyakori tévhitek a fém 3D nyomtatási felület minőségéről

1. tévhit: A drágább gépek mindig simább alkatrészeket szállítanak. Valóság: A berendezés minősége segít, de az építési paraméterek, az alkatrésztervezés, a tájolás és az utófeldolgozás- sokkal nagyobb hatást gyakorolnak.

2. tévhit: Az utólagos-feldolgozás könnyen bármilyen alkatrészt tükörbevonattá alakíthat. Valóság: Jelentős fejlesztések lehetségesek, de a bonyolult belső geometriák vagy a vékony falak korlátozzák az egységes eredményeket, és növelik a költségeket/időt.

3. tévhit: Az alkatrész minden felülete hasonló érdességű. Valóság: A felfelé-felfelé és lefelé-a bőrkülönbségek drámaiak lehetnek, - mindig a tájolást szem előtt tartva tervezzen.

Lépjen kapcsolatba most

A fém 3D-nyomtatásában a felületi érdesség nem hiba -, hanem egy hatékony technológia kezelhető jellemzője. Ha megérti és megfelelően kezeli, akkor olyan tervezési lehetőségeket nyit meg, amelyekhez a kivonó módszerek egyszerűen nem egyeznek, miközben célzott utófeldolgozással eléri az alkalmazás által megkövetelt teljesítményt.

Ne hagyja, hogy a kezdeti textúra visszatartsa a projektet. Csapatunk széleskörű tapasztalattal rendelkezik az optimalizált alumínium, titán és sárgaréz fém 3D nyomtatott alkatrészek megfelelő felületi minőségével való gyártásában a valós-használathoz. Forduljon hozzánk még ma, és kérjen-kötelezőtlen tervezési áttekintést, anyagajánlatokat vagy egyedi árajánlatot. Változtassuk ötleteit nagy teljesítményű-összetevőkké -, lépjen kapcsolatba most, és nézze meg, milyen különbséget tud elérni egy hozzáértő partner.