一, Công nghệ xử lý hậu kỳ cốt lõi-và phân tích thời gian thực hiện
Có năm giai đoạn chính trong quá trình-xử lý sau in 3D kim loại: loại bỏ bột, giảm căng thẳng, làm nóng, gia công và xử lý bề mặt. Lượng thời gian thực hiện cho mỗi bước phần lớn gắn liền với việc lựa chọn quy trình.
1. Bóc bột và tách các bộ phận: đơn giản nhưng tốn nhiều thời gian
Sau khi các mảnh kim loại được chế tạo trong hệ thống nung chảy bột, bột chôn cần được lấy ra và sàng lọc để có thể sử dụng lại. Làm sạch các bộ phận nhỏ bằng tay mất từ 1 đến 2 giờ, trong khi làm sạch các bộ phận có kết cấu lớn như cánh động cơ máy bay mất từ 3 đến 5 giờ và cần có thiết bị làm sạch chân không đặc biệt và sàng lọc rung. Cắt phóng điện bằng dây là cách phổ biến nhất để tách các bộ phận, tuy nhiên, có thể mất từ 4 đến 8 giờ cho mỗi bộ phận để cắt và định vị các thành phần cấu trúc phức tạp như các kênh dòng chảy bên trong. Việc cắt bằng cưa vòng rất nhanh chóng (10 đến 30 phút mỗi mảnh), nhưng nó chỉ hoạt động đối với các thiết kế hình học đơn giản và có thể dễ dàng tạo ra sự cứng lại do biến dạng của vật liệu.
2. Giảm ứng suất và xử lý nhiệt: quan trọng để đảm bảo hiệu suất
Nếu ứng suất bên trong từng lớp kim loại không được giảm bớt, nó sẽ khiến các bộ phận bị uốn cong hoặc thậm chí bị gãy. Một phương pháp phổ biến là sử dụng lò chân không để ủ các bộ phận hợp kim titan. Chúng cần được giữ ở nhiệt độ 650 độ trong 4 giờ, sau đó làm nguội đến nhiệt độ phòng trong 6–8 giờ, với tổng thời gian chu kỳ hơn 10 giờ. Mặt khác, các bộ phận bằng hợp kim có nhiệt độ-cao cần được nung nóng đến 1200 độ, giữ trong 6 giờ và làm nguội trong hơn 12 giờ. Ép đẳng nhiệt nóng (HIP) có thể loại bỏ cả lỗ chân lông và ứng suất cùng một lúc, nhưng thiết bị đắt tiền và mỗi chu trình xử lý (bao gồm tăng và giảm nhiệt độ) mất 8 đến 16 giờ.
3. Gia công và xử lý bề mặt: mục tiêu kép về độ chính xác và tính hữu dụng
Có thể mất từ 20 đến 40 giờ để gia công chính xác các bề mặt phức tạp như kênh dòng chảy của cánh tuabin bằng cách sử dụng trung tâm gia công liên kết năm-trục. Có thể mất thêm 5 đến 10 giờ để xử lý các tính năng như lỗ ren và bề mặt tiếp xúc. Phun cát có thể nhanh chóng làm cho bề mặt mịn hơn (Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 3,2 μ m) và chỉ mất 0,5–2 giờ cho một mảnh. Đánh bóng bằng hóa chất có thể làm cho bề mặt trông giống như gương (Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,2 μ m), nhưng phải mất từ 12 đến 24 giờ và một số bước (loại bỏ dầu, rửa bằng axit và thụ động). Việc so sánh màu sắc, kiểm tra và kiểm tra độ dày đều cần thiết cho quá trình anodizing (hợp kim nhôm) hoặc thụ động hóa (thép không gỉ) cũng như các phương pháp xử lý chống ăn mòn khác. Quá trình này mất từ 1 đến 3 ngày cho mỗi mục.
2, Ví dụ về ngành: các tình huống khác nhau có sự khác biệt về thời gian khác nhau
1. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, chu kỳ kéo dài là do hiệu suất cực cao.
Công nghệ SLM được sử dụng để in khung bình xăng cho một động cơ tên lửa cụ thể. Quá trình-xử lý hậu kỳ mất 94 giờ (khoảng 4 ngày) và bao gồm xử lý HIP (16 giờ), gia công CNC (30 giờ) và anodizing (48 giờ). Tỷ lệ phần trăm cao của nó là do các tình huống khắc nghiệt có các tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt về tuổi thọ mỏi (có nghĩa là HIP cần phải tốt hơn 300%) và tính toàn vẹn bề mặt (có nghĩa là thử nghiệm phun muối cần phải được thực hiện trong hơn 1000 giờ).
2. Lĩnh vực cấy ghép y tế: tương thích sinh học là điều quan trọng nhất
Quá trình-xử lý sau cấy ghép khớp hông bằng hợp kim titan dành riêng mất tổng cộng 44 giờ (khoảng 2 ngày). Nó bao gồm ủ chân không (12 giờ), đánh bóng (8 giờ) và đóng gói vô trùng (24 giờ). Mặc dù thời gian ngắn nhưng độ nhám bề mặt phải được điều chỉnh chặt chẽ (Ra < 0,1 μ m) để giảm thiểu tác động che chắn căng thẳng của mô xương. Thử nghiệm tương thích sinh học (tiêu chuẩn ISO 10993) cũng cần thiết để kéo dài chu trình.
3. Trong thế giới điện tử tiêu dùng, sản xuất hàng loạt giúp giảm thời gian sản xuất một mặt hàng.
Sử dụng công nghệ BJ, cuộn bản lề điện thoại di động màn hình gập được in. Các bước xử lý hậu kỳ mất tổng cộng 13 giờ: xử lý nhiệt (8 giờ), phun cát (1 giờ) và phủ bề mặt (4 giờ). Do sản xuất lớn (hơn 10.000 chiếc mỗi lô), dây chuyền sản xuất tự động (chẳng hạn như đánh bóng bằng robot) đã cắt giảm thời gian để gán từng chiếc xuống dưới nửa giờ, ngắn hơn nhiều so với trong ngành hàng không vũ trụ.
3, Xu hướng công nghệ: Rút ngắn chu kỳ thông minh và tự động hóa
1. Đổi mới quy trình giúp giảm nhu cầu xử lý hậu kỳ
Công nghệ in không giám sát (như in theo vùng và sơn tĩnh điện hai mặt) có thể cắt giảm số lượng cấu trúc hỗ trợ từ 40% đến 60%, giúp giảm thời gian cần thiết để loại bỏ lớp hỗ trợ từ vài giờ xuống còn 0,5 đến 1 giờ. Công nghệ xử lý nhiệt tại chỗ kết hợp quy trình ủ với thiết bị in, giúp tiết kiệm thời gian chuyển bộ phận và nạp lò và rút ngắn chu trình hơn 30%.
2. Nâng cấp thiết bị giúp xử lý nhanh hơn
Robot đánh bóng được hỗ trợ bởi AI{0}}có thể điều chỉnh quá trình xử lý dựa trên điều khiển phản hồi lực, giúp giảm thời gian đánh bóng một chi tiết từ 2 giờ xuống còn 0,5 giờ. Trung tâm gia công liên kết năm{4}}trục có hệ thống phát hiện trực tuyến có thể sửa đường dẫn dao trong thời gian thực, giảm tốc độ làm lại và tăng hiệu suất gia công bề mặt phức tạp lên 50%.
3. Quá trình cùng nhau hoàn thiện chuỗi công nghiệp
Thiết bị tích hợp gia công xử lý nhiệt in, chẳng hạn như hệ thống M400-4 của EOS từ Đức, kết hợp tất cả các bước sau khi in vào một nền tảng. Điều này giúp giảm thời gian di chuyển và kẹp các bộ phận, đồng thời rút ngắn 40% chu kỳ sản xuất. Cơ sở dữ liệu quy trình dựa trên đám mây-sử dụng thuật toán AI để đề xuất sự kết hợp tham số tốt nhất, giúp giảm thời gian cần thiết để đưa ra các giải pháp xử lý hậu kỳ cho các bộ phận mới từ vài ngày đến vài giờ.