Kokių problemų kils metalinės 3D spausdintos dalys, jei nebus atliktas tolesnis apdorojimas?

1. Paviršiaus trūkumai: grandininė reakcija nuo „šiurkštumo“ iki „funkcinio gedimo“.
Metalinių 3D spausdintų objektų paviršiaus kokybė iš pradžių paprastai būna bloga, su didelėmis problemomis, įskaitant sluoksniavimą, įdubimus ir poringumą. Pavyzdžiui, naudojant SLM (selektyvaus lazerio lydymosi) procesą, sluoksnius sukrauna vienas ant kito, kad būtų pagamintos dalys. Tai sukuria didelį „žingsnio efektą“ gaminio paviršiuje, todėl jis yra šiurkštesnis nei standartinis apdirbimas, kurio šiurkštumas (Ra vertė) yra 10–20 mikronų, o tai yra daug didesnis nei tradicinio apdirbimo 0,8–3,2 mikronų. Šis grubus paviršius ne tik keičia daiktų išvaizdą, bet ir sukelia daugybę funkcinių problemų:

Įtempių koncentracija ir lūžimo pradžia: Paviršiaus trūkumai gali sukurti įtempių koncentracijos vietas, o tai pagreitina įtrūkimų plitimą, kai medžiaga apkraunama arba kaitinama. Pavyzdžiui, prieš smėliavimą tam tikro aviacinio variklio turbinos mentės nuovargio tarnavimo laikas yra tik 30 % to, koks turėtų būti. Po smėliasrovės nuovargio tarnavimo laikas padidėja iki 90%.
Mažesnis atsparumas korozijai: Dėl šiurkštaus paviršiaus korozinės medžiagos lengviau prasiskverbia. Pavyzdžiui, per 24 valandas po druskos purškimo bandymo nepoliruotos 316 l nerūdijančio plieno dalys aptiko korozijos požymių. Tačiau po elektrolitinio poliravimo detalės koroziją atlaikė daugiau nei 500 valandų.
Didesnis trinties koeficientas: kai du paviršiai liečiasi ir slysta vienas prieš kitą, paviršiaus šiurkštumas turi tiesioginės įtakos trinties veikimui. Kai tam tikro automobilio pavarų dėžės veleno dalys nebuvo apdirbtos itin tiksliai, trinties koeficientas išaugo iki 0,15, o tai reiškia, kad energijos suvartojimas išaugo 12%. Po itin tikslaus apdirbimo trinties koeficientas sumažėjo iki 0,03, o energijos suvartojimas sumažėjo iki projektinės vertės.
2, 2, vidiniai defektai: nuo „paslėpto žudiko“ iki „katastrofiškos nesėkmės“, paslėptos krizės
Metalo 3D spausdinimo proceso metu šiluminis įtempis ir miltelių bei metalo susiliejimo trūkumas gali sukelti problemų, tokių kaip vidinis poringumas ir įtrūkimai. Jei šie trūkumai nepašalinami tolesnio-apdorojimo metu, dėl jų dalys taps labai nepatikimos.

Per didelis poringumas: tyrimas parodė, kad Ti-6Al-4V dalių, kurios nebuvo karštai izostatiškai presuotos (HIP), poringumas gali būti 0,5–1%. Po gydymo HIP poringumas gali būti sumažintas iki mažiau nei 0,01%. Dėl didelio poringumo dalis gali būti mažiau tanki, todėl ji labiau sulūžta, kai ją apkrauna dinaminė apkrova.
Likutinis įtempis nekontroliuojamas: spausdinant dalis gali susidaryti liekamąjį įtempimą, jei ji greitai įkaista ir atvėsta. Vienoje formų gamybos situacijoje dalys, kurios nebuvo įtemptos-prieš naudojant, deformavosi ir pakeitė formą, o tai reiškia, kad formą reikėjo išmesti. Po atkaitinimo dalių matmenų stabilumas pagerėjo 90%.
Organizacija, kuri netolygi: dėl miltelių sluoksnio lydymosi proceso grūdelių dydis gali labai skirtis įvairiose dalies dalyse. Vietinis grūdelių dydis siekė 100 mikronų, kai tam tikra lėktuvo konstrukcijos dalis nebuvo apdorota tirpalu. Tačiau po apdorojimo tirpalu grūdelių dydis tapo tolygus – nuo ​​20 iki 30 mikronų, o atsparumas nuovargiui padidėjo tris kartus.
3. Veikimo pablogėjimas: "projekto atitikties" ir "faktinio gedimo" eksploatacinių savybių skirtumas.
Net jei dalių geometriniai matmenys atitinka projektavimo kriterijus, jų mechaninės charakteristikos vis tiek gali būti gerokai mažesnės nei tikėtasi, jei nebus atliktas tolesnis{0}} apdorojimas:

Tyrime buvo nagrinėjamos neapdorotos ir termiškai{0}}apdorotos 316 l nerūdijančio plieno dalys. Nustatyta, kad neapdorotų dalių tempiamasis stipris atitiko projektinę vertę, tačiau pailgėjimas buvo tik 60 % projektinės vertės. Po terminio apdorojimo pailgėjimas grįžo į projektinę vertę.
Kietumas nėra tolygiai paskirstytas: dalys, pagamintos naudojant tiesioginio energijos nusodinimo (DED) techniką, paprastai turi kietumo gradientus. Tam tikros formos įdėklo paviršiaus kietumas buvo tik 35 HRC prieš apdorojimą azotavimu, tačiau po apdorojimo jis pakilo iki 58 HRC, o atsparumas dilimui padidėjo 5 kartus.
Nepakankamas terminis stabilumas: aukštoje{0}}temperatūroje lydinio dalis, kuri nebuvo sendinta, prarado 20 % savo kietumo po darbo 650 laipsnių kampu 100 valandų. Tačiau po senėjimo apdorojimo kietumo išlaikymo procentas padidėjo iki 95%.
4. Ekonominės išlaidos: nekontroliuojamos išlaidos, nuo „dalinio pertvarkymo“ iki „visiško išjungimo“.
Neatlikus tolesnio{0}}apdirbimo, dalys ne tik blogėja, bet ir turi grandininę reakciją į ekonomiką:

Perdirbimo kaina labai išaugo. Vienas automobilių dalių gamintojas išmetė visą partiją dalių, nes neatliko jokio posto{1}}apdorojimo, o perdirbimo išlaidos sudarė 35 % visos užsakymo vertės. Tačiau jei neardomieji bandymai ir remontas atliekami iš karto po spausdinimo, kaina gali būti sumažinta iki 5 %.
Ilgesnis gamybos ciklas: kadangi tam tikra aviacijos konstrukcinė dalis nebuvo apdorota reikiamu įtempių mažinimu, todėl surinkimo metu ji sulinko. Dėl to dvi savaites buvo uždaryta visa gamybos linija, o tai įmonei kainavo 2 mln.
Prekės ženklo reputacija buvo pakenkta: medicininių implantų gamintojo nesugebėjimas nupoliruoti savo gaminių paviršiaus lėmė 15 % atšaukimų skaičių, 25 % klientų praradimą ir neišmatuojamą prekės ženklo vertės praradimą.