Những bước xử lý hậu kỳ nào thường được yêu cầu sau khi hoàn tất in 3D kim loại?

1. Loại bỏ và tái chế bột: bước đầu tiên là chuyển từ "giường bột" sang "các bộ phận độc lập".
Công nghệ SLM và các phương pháp in 3D kim loại khác chế tạo các sản phẩm bằng cách làm tan chảy từng lớp bột. Sau khi in, các bộ phận được chôn trong bột chưa tan chảy. Trước tiên, người vận hành cần sử dụng máy hút bụi chống nổ-để làm sạch bột còn sót lại trên bề mặt các bộ phận. Sau đó, họ cần đưa bột vào hệ thống sàng lọc để lấy lại bột có thể sử dụng lại tùy theo kích thước của hạt. Ví dụ, sau khi sàng lọc, bột hợp kim titan có kích thước hạt từ 15 đến 45 micron có thể được tái sử dụng với tỷ lệ thu hồi trên 90%. Quy trình này giúp giảm chi phí nguyên vật liệu và giảm thiệt hại mà chất thải dạng bột gây ra cho môi trường.

2. Giảm căng thẳng: điều quan trọng nhất cần làm để giữ cho các bộ phận không bị cong và gãy
Khi kim loại được in 3D, nó có thể chịu lực căng dư do quá trình làm nóng và làm nguội nhanh, điều này có thể làm cho các bộ phận bị uốn cong hoặc thậm chí bị gãy. Để giảm bớt căng thẳng, xử lý nhiệt là cần thiết. Đặt các bộ phận vào lò chân không hoặc lò được che chắn bằng khí trơ, đun nóng chúng đến nhiệt độ kết tinh lại của vật liệu (khoảng 600 độ đối với hợp kim titan), giữ chúng ở đó trong vài giờ, sau đó để nguội từ từ. Ví dụ, xử lý giảm ứng suất đã giảm 70% ứng suất dư sau khi in một cánh động cơ máy bay nhất định. Điều này làm cho bộ phận ổn định hơn nhiều về kích thước.

3. Tách từng phần: Vận hành tinh tế từ Ban Xây dựng đến Cá nhân
Gia công cơ khí hoặc điện phải tách biệt mối nối giữa các bộ phận và tấm ván xây dựng. Cách thông thường để cắt các hình dạng phức tạp là sử dụng cắt dây phóng điện (EDM), phương pháp này mất nhiều thời gian (khoảng 2–4 giờ cho mỗi mảnh). Máy cưa vòng cắt nhanh hơn (khoảng 10–30 phút mỗi mảnh), nhưng có thể khó cắt vì vật liệu sẽ cứng hơn khi cắt. Ví dụ, một công ty sản xuất linh kiện ô tô sử dụng cưa vòng để cắt các bộ phận bằng hợp kim sắt crom-niken, sau đó phay CNC để tích hợp hai quy trình tách và gia công chính xác. Điều này làm cho hoạt động hiệu quả hơn 50%.

4. Xử lý nhiệt: bước chính trong việc cải thiện đặc tính của vật liệu
Bằng cách làm nóng, cách nhiệt và làm mát các vật liệu, xử lý nhiệt sẽ làm thay đổi cấu trúc vi mô của chúng và làm cho chúng bền hơn. Một số bước phổ biến là:

Ủ: Loại bỏ ứng suất bên trong và làm cho độ dẻo tốt hơn (ví dụ, tăng độ giãn dài của hợp kim nhôm lên 30% sau khi ủ);
Làm nguội và tôi luyện: Làm cho mọi thứ trở nên cứng hơn và cứng hơn (như thép khuôn có độ cứng HRC52-56 sau khi được tôi và tôi luyện);
Xử lý bằng dung dịch: Làm cho vật liệu ít bị ăn mòn hơn (ví dụ, bằng cách làm cho thép không gỉ ít có khả năng bị ăn mòn giữa các hạt sau khi xử lý bằng dung dịch).
Ví dụ, một công ty thiết bị y tế chế tạo khớp háng giả bằng hợp kim titan trải qua quá trình xử lý ủ chân không. Điều này không chỉ giúp loại bỏ ứng suất bên trong mà còn làm cho kích thước hạt nhỏ hơn, giúp tăng gấp đôi tuổi thọ mỏi.

5. Xử lý bề mặt: tối ưu hóa đa chiều để cải thiện cả hình thức lẫn chức năng
Một trong những bước quan trọng nhất để làm cho các bộ phận tốt hơn là xử lý bề mặt. Nó làm cho bề mặt tốt hơn, ít bị rỉ sét hơn và bền lâu hơn. Một số cách phổ biến là:

Gia công cơ khí: sửa lỗi kích thước bằng cách sử dụng gia công và mài CNC chẳng hạn. Ví dụ: phay liên kết năm{1} trục có thể làm cho sai số độ tròn tăng từ 0,1 mm lên 0,02 mm sau khi in một đĩa tuabin động cơ nhất định.
Phun cát: Một doanh nghiệp điện tử tiêu dùng đã sử dụng-dòng cát tốc độ cao để chạm vào bề mặt, loại bỏ lớp oxit và làm cho kết cấu đồng đều. Họ đã có thể giảm độ nhám bề mặt Ra của khung điện thoại bằng hợp kim titan xuống 1,6 μm bằng cách xử lý phun cát.
Đánh bóng hóa học/đánh bóng điện hóa: Một doanh nghiệp thiết bị y tế đã giảm độ nhám bề mặt của cấy ghép xốp in 3D từ 6–12 μm xuống 0,2–1 μm bằng cách hòa tan hóa học và làm mịn bề mặt. Điều này làm giảm đáng kể khả năng vi khuẩn bám vào túi độn.
Lớp phủ PVD có thể làm cho bề mặt khuôn có tuổi thọ cao gấp ba lần so với khi không có lớp phủ này. Mặt khác, anodizing làm cho hợp kim nhôm có khả năng chống ăn mòn cao hơn. Ví dụ, một bộ phận hàng không đã được anod hóa có thể tồn tại 1000 giờ trong thử nghiệm phun muối thay vì 240 giờ.
6. Ép đẳng tĩnh nóng (HIP): cách tốt nhất để loại bỏ các khuyết điểm bên trong
Ép đẳng tĩnh nóng là bước-phải làm sau khi xử lý các ứng dụng cần độ tin cậy rất cao, chẳng hạn như hàng không vũ trụ. Quá trình này đặt các bộ phận vào một bình áp suất cao-(lên đến 100–200MPa) và làm nóng chúng lên đến 1200 độ, làm cho vật liệu uốn cong và đóng lại các lỗ chân lông và vết nứt nhỏ bên trong. Sau khi xử lý HIP, mật độ của vòi phun động cơ tên lửa tăng từ 99,2% lên 99,99% và độ bền mỏi tăng 40%.

7. Kiểm tra và thử nghiệm: Bước cuối cùng để đảm bảo chất lượng
Sau khi-hoàn tất quá trình xử lý hậu kỳ, cần phải thực hiện-kiểm tra không phá hủy (chẳng hạn như quét CT hoặc kiểm tra siêu âm) để kiểm tra chất lượng bên trong. Ví dụ: một công ty phụ tùng ô tô sử dụng chức năng quét CT công nghiệp để kiểm tra các kênh dòng chảy bên trong của áo khoác làm mát bằng nước-in{5}}3D để đảm bảo không có tắc nghẽn hoặc vết nứt. Đồng thời, họ thực hiện kiểm tra hiệu suất cơ học (như kiểm tra độ bền kéo và kiểm tra độ cứng) và kiểm tra độ chính xác về kích thước (như đo tọa độ) để đảm bảo các bộ phận đáp ứng yêu cầu thiết kế.