Kodėl galutinis metalinių 3D spausdintų dalių{0}}kokybes lemia tolesnis apdorojimas?

1. Metalurginių defektų taisymas: nuo „laisvų ir poringų“ iki „tankių ir nepriekaištingų“
Metalinis 3D spausdinimas turi esminių trūkumų mažuose lygmenyse, nes jis greitai tirpsta ir kietėja.

Akytumo problema: SLM (selektyvaus lazerio lydymosi) procese detalės viduje gali susidaryti mikroporos, jei milteliai nevisiškai susilieja arba įstrigo dujos. Tai gali atsitikti, kai poringumas yra nuo 0,5% iki 1%. Šios poros bus pirmoji vieta, kur atsiranda nuovargio įtrūkimai, todėl dalis bus daug lengviau sulaužyti. Pavyzdžiui, vidutinis tam tikro orlaivio variklio turbinos menčių lūžimo laikas yra tik 13 valandų esant 650 laipsnių kampui ir 690 MPa, jei jie nėra vėliau{8}}apdoroti. Tačiau po apdorojimo karštuoju izostatiniu presavimu (HIP) lūžio trukmė pailgėjo iki 131 valandos, o tai atitiko projektavimo reikalavimus.
Liekamojo įtempio kontrolė: dėl netolygaus medžiagos aušinimo spausdinant detalės viduje gali susidaryti liekamasis įtempis, dėl kurio ji gali sulenkti, lūžti arba tolygiai nesuderinti. Pavyzdžiui, Ti6Al4V titano lydinio liekamasis įtempis gali būti didesnis nei takumo riba kampuose. Jei neatkaitinama, vėlesnio apdirbimo metu gali atsirasti "kraštų sprogimo" reiškinys; atkaitinimas 800-900 laipsnių žymiai padidina apdorojimo stabilumą.
Svarbūs tolesnio apdorojimo{0}}veiksmai:

Karštas izostatinis presavimas (HIP): kai medžiagos kaitinamos iki labai aukštos temperatūros (paprastai nuo 900 iki 1200 laipsnių) ir labai aukšto slėgio (100 ir 200 MPa), jų vidinės skylės užsidaro, todėl jos tampa beveik dvigubai tankesnės.
Atkaitinimas streso mažinimui: likutinė įtampa pašalinama, kad matmenys būtų stabilesni, lėtai kaitinant ir aušinant laikymo ciklus. Pavyzdžiui, pakaitinus iki 300 laipsnių, AlSi10Mg aliuminio lydinio dalių liekamasis įtempis sumažėja 80%, o deformacija išlaikoma 0,1 mm tikslumu.
2. Našumo gerinimas: nuo „anizotropijos“ iki „visakrypčio balanso“
Dėl metalinio 3D spausdinimo tarpsluoksnių sudėties savybių jo mechaninės savybės skirtingomis kryptimis skiriasi (anizotropija). Po-apdorojimas gali subalansuoti našumą kontroliuojant audinį:

Grūdelių rafinavimas: medžiagos lankstumą ir kietumą gali sumažinti stambūs stulpeliai, atsirandantys, kai medžiaga po spausdinimo greitai atvėsta. Grūdų rafinavimą ir stiprinimo fazių nusodinimą galima paspartinti apdorojant tirpalu (pvz., Inconel 718 lydinio aukštoje temperatūroje -apdorojimas 1080 laipsnių tirpalu) ir sendinimas (8 valandas brandinant 550 laipsnių temperatūroje). Tai gali padidinti tempimo stiprumą iki daugiau nei 1300 MPa.
Kietumo padidinimas: gesinimo procesas greitai atvėsina medžiagą, sukuriant martensitinę struktūrą, dėl kurios paviršius tampa daug kietesnis. Po grūdinimo 1050 laipsnių kampu, 316L nerūdijančio plieno dalių kietumas pakyla nuo 180HV iki 350HV, o dalys yra tris kartus atsparesnės nusidėvėjimui.
Svarbūs tolesnio apdorojimo{0}}veiksmai:

Terminio apdorojimo paketas: kiekvienai medžiagai pritaikytas metodas „atkaitinimas + tirpalas + senėjimas“, pvz., „800 laipsnių atkaitinimas+550 laipsnio sendinimas“ Ti6Al4V, kuris gali pagerinti stiprumą ir kietumą tuo pačiu metu.
Chemiškai kaitinant detalės paviršių, pvz., nitriduojant ir karbonizuojant, susidaro kieta danga, kuri daro ją atsparesnę dilimui. Po apdorojimo azotu, pavarų dalių paviršiaus kietumas gali viršyti 600 HV, o dalys gali tarnauti penkis kartus ilgiau.
3, matmenų tikslumo valdymas: nuo „plačios liejimo“ iki „tikslaus surinkimo“
Daugumos metalinių 3D spausdintų gaminių matmenų tikslumas iš pradžių yra ± 0,1 mm, todėl sunku patenkinti tikslaus surinkimo poreikius. Tačiau apdirbimas gali užtikrinti, kad tolesnis apdorojimas būtų tikslus iki mikrometro.

Kritinių matmenų taisymas: CNC apdirbimas turi būti naudojamas tolerancijos valdymui tose padėtyse, kurios apima sandarinimo, sujungimo ir judinimo poras. Pavyzdžiui, hidraulinio vožtuvo korpuso dalies paviršius turi būti apdirbtas penkiomis ašimis, kad matmenų tikslumas būtų nuo ± 0,05 mm iki ± 0,01 mm.
Atraminės konstrukcijos nuėmimas: spausdinimo metu pridėta atraminė konstrukcija paliks tam tikras žymes, kurias reikia kruopščiai ištrinti elektrolitiniu apdirbimu arba pjovimu lazeriu, kad pagrindinė konstrukcija nebūtų pažeista.
Svarbūs apdorojimo būdai po:

Tikslus apdirbimas: naudojant itin-tikslaus šlifavimo, elektros išlydžio apdirbimo (EDM) ir kitus metodus, kad būtų pasiektas IT5–IT7 tikslumo lygis.
Daiktų radimas ir taisymas internete: koordinačių matavimo mašina (CMM) pateikia realiojo laiko{0}}matmenų neatitikimų duomenis, kad būtų galima keisti apdorojimo parametrus ir nuosekliai gaminti partiją.
4. Geresnė paviršiaus kokybė: nuo „šiurkštaus sluoksniavimo“ iki „veidrodinio-lygumo“
Metalo 3D spausdinimo paviršiaus šiurkštumas (Ra) paprastai yra nuo 8 iki 12 μm, o tai yra daug didesnis nei tradicinio apdirbimo 0,8–3,2 μm. Po{6}}papildomo apdorojimo paviršius gali būti lygus naudojant fizinius ir cheminius metodus:

Funkciniai reikalavimai: medicinos prietaisų sektoriuje paviršiaus šiurkštumas turi būti mažesnis nei Ra<0.8 μ m to keep germs from sticking; in the field of optics, surface roughness must be below Ra<0.1 μ m to meet the need for transmittance.
Apsauga nuo korozijos: ant šiurkščių paviršių korozinės medžiagos gali patekti greičiau, todėl juos reikia poliruoti arba galvanizuoti, kad susidarytų stora apsauginė danga. Pavyzdžiui, po elektrolitinio poliravimo jūrinės inžinerijos dalys dabar gali atsispirti druskos purškiamai korozijai 500 valandų, o ne tik 24 valandas.
Svarbūs{0}}posto apdorojimo metodai:

Mechaninis poliravimas: Ra vertė sumažinama iki mažiau nei 0,4 μm taikant tokius metodus kaip šlifavimas smėlio juosta ir magnetinis reologinis poliravimas.
Cheminis padengimas arba galvanizavimas ant objektų paviršiaus prideda metalo sluoksnių, tokių kaip nikelis ir chromas, kad jie atrodytų geriau ir apsaugotų nuo rūdžių. Pavyzdžiui, po cheminio nikeliavimo tam tikros automobilio puošmenos blizgesys yra daugiau nei 90%.