אילו שלבי עיבוד-אחרי נדרשים בדרך כלל לאחר השלמת הדפסת מתכת תלת-ממדית?

1. פינוי ומחזור אבקה: הצעד הראשון הוא להגיע מ"מיטת אבקה" ל"חלקים עצמאיים".
טכנולוגיית SLM ושיטות הדפסה תלת מימדיות מתכת אחרות בונות פריטים על ידי המסת אבקה שכבה אחר שכבה. לאחר ההדפסה, החלקים נטמנים באבקה שלא נמסה. ראשית, המפעיל צריך להשתמש במרחף חסין פיצוץ- כדי לנקות את שאריות האבקה על משטחי הרכיבים. לאחר מכן, הם צריכים להזין את האבקה לתוך מערכת ההקרנה כדי לקבל בחזרה אבקה שניתן להשתמש בה שוב בהתבסס על גודל החלקיקים. לדוגמה, לאחר ההקרנה, ניתן לעשות שימוש חוזר באבקת סגסוגת טיטניום עם חלקיקים בין 15 ל-45 מיקרון עם שיעור התאוששות של יותר מ-90%. הליך זה מוזיל את עלות החומרים ואת הנזק שפסולת אבקה גורמת לסביבה.

2. הפגת מתחים: הדבר החשוב ביותר לעשות כדי למנוע מחלקים להתכופף ולהישבר
כאשר מתכת מודפסת בתלת מימד, היא עלולה לקבל מתח שיורי מחימום וקירור מהיר, מה שעלול לגרום לחלקים להתכופף או אפילו להישבר. כדי להקל על המתח, יש צורך בטיפול בחום. הכניסו את החלקים לתנור ואקום או תנור ממוגן בגז אינרטי, חממו אותם עד מתחת לטמפרטורת ההתגבשות מחדש של החומר (כ-600 מעלות לסגסוגת טיטניום), השאירו אותם שם למשך כמה שעות, ואז הניחו להם להתקרר באיטיות. לדוגמה, טיפול הפחתת מתח הפחית את הלחץ השיורי ב-70% לאחר הדפסת להב מנוע נתון של מטוס. זה הפך את החלק ליציב הרבה יותר מבחינת הגודל.

3. הפרדה חלקית: פעולות משובחות מלוחות בניין ועד אנשים בודדים
עיבוד מכני או חשמלי חייב להפריד את החיבור בין החלקים ללוח הבניין. הדרך המקובלת לחתוך צורות מורכבות היא באמצעות חיתוך חוטי פריקה חשמלית (EDM), אשר לוקח זמן רב (כ-2-4 שעות לכל חתיכה). מסור הרצועה חותך מהר יותר (בערך 10-30 דקות לכל חתיכה), אבל זה יכול להיות קשה לחתוך מכיוון שהחומר נעשה קשה יותר ככל שהוא חותך. לדוגמה, חברה המייצרת רכיבי רכב משתמשת במסורי פס כדי לחתוך חלקי סגסוגת ברזל כרום ניקל, ולאחר מכן כרסום CNC כדי לשלב את שני התהליכים של הפרדה ועיבוד עיבוד מדויק. זה הופך את הפעולה ליעילה יותר ב-50%.

4. טיפול בחום: השלב העיקרי בשיפור מאפייני החומרים
על ידי חימום, בידוד וקירור חומרים, טיפול בחום משנה את המבנה המיקרו שלהם והופך אותם לחזקים יותר. כמה צעדים נפוצים הם:

חישול: היפטרות מהלחץ הפנימי ושיפור הפלסטיות (לדוגמה, הגדלת ההתארכות של סגסוגת אלומיניום ב-30% לאחר חישול);
כיבוי והשחתה: הפוך את הדברים לקשים יותר וקשוחים יותר (כמו פלדת עובש שמקבלת קשיות HRC52-56 לאחר הרווה וחיסול);
טיפול בתמיסה: הפחת את הסיכוי של חומרים להיתקל (לדוגמה, על ידי הפחתת הסיכוי של נירוסטה להחליד בין גרגרים לאחר טיפול בתמיסה).
לדוגמה, חברת מכשור רפואי מייצרת תותבת מפרק ירך מסגסוגת טיטניום שעוברת טיפול חישול בוואקום. זה לא רק מסלק את הלחץ הפנימי, אלא גם מקטין את גודל הגרגירים, מה שמכפיל את חיי העייפות.

5. טיפול פני השטח: אופטימיזציה רב מימדית לשיפור המראה והתפקוד גם יחד
אחד השלבים החשובים ביותר בשיפור החלקים הוא טיפול פני השטח. זה הופך את פני השטח לטובים יותר, מפחית את הסיכוי שלו להחליד וגורם לו להחזיק מעמד זמן רב יותר. כמה דרכים נפוצות הן:

עיבוד מכני: תיקון שגיאות מימד באמצעות עיבוד CNC והשחזה, למשל. לדוגמה, כרסום צירים של חמישה-צירים יכול לגרום לשגיאת העגול לעבור מ-0.1 מ"מ ל-0.02 מ"מ לאחר הדפסת דיסק נתון של טורבינת מנוע.
התזת חול: עסק בתחום האלקטרוניקה השתמש בזרימת חול-במהירות גבוהה כדי לפגוע במשטח, להסיר את שכבת התחמוצת ולהפוך את המרקם לאחיד. הם הצליחו להוריד את חספוס פני השטח Ra של מסגרת הטלפון מסגסוגת טיטניום ל-1.6 מיקרומטר באמצעות טיפול בהתזת חול.
ליטוש כימי / ליטוש אלקטרוכימי: עסק של מכשור רפואי הוריד את חספוס פני השטח של שתלים נקבוביים מודפסים בתלת מימד מ-6-12 מיקרומטר ל-0.2-1 מיקרומטר על ידי המסה והחלקה כימית של פני השטח. זה מוריד מאוד את הסיכוי להידבקות של חיידקים לשתלים.
ציפוי PVD יכול לגרום למשטח עובש להחזיק מעמד פי שלושה יותר מאשר בלעדיו. האנודיז, לעומת זאת, הופך את סגסוגות האלומיניום לעמידות יותר בפני קורוזיה. לדוגמה, חלק תעופתי שעבר אנודיז יכול להחזיק מעמד 1000 שעות בבדיקת ריסוס מלח במקום 240 שעות.
6. לחיצה איזוסטטית חמה (HIP): הדרך הטובה ביותר להיפטר מפגמים פנימיים
לחיצה איזוסטטית חמה היא שלב חובה-לבצע לאחר העיבוד עבור יישומים שצריכים אמינות גבוהה מאוד, כמו תעופה וחלל. תהליך זה מכניס את החלקים למיכל לחץ גבוה-(עד 100-200MPa) ומחמם אותם עד 1200 מעלות, מה שגורם לחומר להתכופף ולסגור נקבוביות פנימיות ומיקרו-סדקים. לאחר טיפול HIP, הצפיפות של פיית מנוע רקטה עלתה מ-99.2% ל-99.99%, וחוזק העייפות עלה ב-40%.

7. בדיקה ובדיקה: השלב האחרון לוודא איכות
לאחר ביצוע שלאחר-עיבוד, יש לבצע בדיקות לא-הרסניות (כגון סריקת CT או בדיקות אולטרסאונד) כדי לבדוק את האיכות בפנים. לדוגמה, חברת חלקי רכב משתמשת בסריקת CT תעשייתית כדי לבדוק את ערוצי הזרימה הפנימיים של מעילים מקוררים במים-תלת-ממדיים- כדי לוודא שאין סתימות או סדקים. במקביל, הם מבצעים בדיקות ביצועים מכניות (כמו בדיקות מתיחה ובדיקות קשיות) ובדיקות דיוק ממדי (כמו מדידת קואורדינטות) כדי לוודא שהחלקים עומדים בדרישות התכנון.