Quá trình hậu xử lý tách biệt quá trình sản xuất phụ gia khỏi in 3D

Điều đặt ra sản xuất phụ gia ngoài in 3D là tất cả các quy trình được thực hiện bên cạnh in. AM bắt đầu với việc thiết kế một bộ phận dành riêng cho phụ gia, tiếp theo là lập trình nó, tối ưu hóa quy trình, in bộ phận và cuối cùng là xử lý hậu kỳ.

Bánh xe tuabin nhỏ này được in trên hệ thống và được thổi cát nhẹ để làm cho nó sáng hơn

Lời hứa về một máy in 3D sẽ tạo ra các bộ phận hoàn thiện theo cách sản xuất hàng loạt là không thực tế. Ví dụ, các bộ phận bằng nhựa đơn giản có thể yêu cầu các bước xử lý sau như loại bỏ hỗ trợ và có thể cần được chà nhám, đánh bóng, làm mịn hơi, gia công, lấp đầy, sơn, niêm phong, nhuộm và lắp ráp.

Trong thị trường AM, các cửa hàng việc làm được gọi là văn phòng dịch vụ. Điều này là do họ phải cung cấp một loạt các dịch vụ để biến khái niệm của khách hàng thành hiện thực. Tương tự, khi các công ty mua máy in 3D, họ thường tìm kiếm nhiều thứ hơn là chỉ để in các bộ phận. Họ muốn AM.

Các bộ phận in ấn đáp ứng mong đợi sẽ yêu cầu nhân viên của công ty áp dụng kiến ​​thức chuyên môn theo phong cách phòng dịch vụ, bao gồm cả xử lý sau.

Những thách thức độc đáo

Mỗi quy trình phụ gia đều có những thách thức riêng. Ví dụ, các bộ phận polyme quy mô lớn thường yêu cầu hoàn thiện đáng kể. Chúng được chế tạo bằng cách đùn và xếp chồng các lớp nhựa nóng chảy lên trên lớp kia.

Khi nhựa nguội đi, nó co lại khoảng 0,5%. Điều này có vẻ nhỏ, nhưng đối với một phần dài 20 foot tương đương với khoảng 1 inch — một sự không chính xác đáng kể.

Công cụ là một trong những ứng dụng chính cho AM quy mô lớn. Các bộ phận ngay trên máy in có kết cấu tương tự như vải nhung. Chúng phải được gia công sau khi đã được in và làm nguội. Quá trình gia công có thể mất nhiều thời gian hơn so với in.

Chà nhám tỏ ra khó khăn vì bề mặt của vật liệu gia cố bằng sợi carbon giống như bê tông. Những nỗ lực đầu tiên để chà nhám và sơn lót đã có kết quả nhưng không phải là giải pháp lâu dài. Kết quả tốt nhất đến từ việc sử dụng chất độn phun độc quyền cho phép chà nhám và sơn và mang lại một lớp hoàn thiện cho xe hơi.

Dây EDM thường được sử dụng để xử lý hậu kỳ để tách các bộ phận kim loại in 3D ra khỏi tấm nền của chúng. 

Sự khác biệt kim loại

Các bộ phận kim loại in 3D là một câu chuyện hoàn toàn khác so với in nhựa. Chế tạo dây tóc nung chảy (FFF) —một quy trình phổ biến để in các bộ phận bằng nhựa liên quan đến việc đùn nhựa nóng chảy – cũng có thể được sử dụng để sản xuất các bộ phận kim loại. Các bộ phận FFF bằng kim loại yêu cầu quá trình xử lý sau đáng kể.

Trong FFF kim loại, nguyên liệu thô bao gồm một dây tóc với chất kết dính bằng nhựa hoặc sáp được nạp nhiều bột kim loại. Chất kết dính phải được gỡ bỏ sau khi in. Quá trình tạo màng có thể được thực hiện bằng nhiệt hoặc bể axit.

Sau khi ghi nợ, bộ phận được thiêu kết. Sự co ngót đáng kể xảy ra trong giai đoạn này. Tin tốt là sự co ngót có thể dự đoán được, cho phép in các bộ phận chính xác một cách hợp lý.

Một quy trình khác để in kim loại là phun chất kết dính; nó có các yêu cầu sau xử lý tương tự như FFF. Phun chất kết dính bao gồm việc trải một lớp bột kim loại trên đó đầu máy in phun một cách chọn lọc chất kết dính theo một mẫu dựa trên thiết kế của bộ phận. Chất kết dính sau đó được đóng rắn và một lớp bột kim loại khác được trải lên.

Khi một phần hoàn thành, lớp bột bao quanh nó phải được loại bỏ — một quá trình được gọi là làm cạn kiệt (hoặc tách vỏ). Sau đó, nó được thiêu kết, điều này cũng giúp loại bỏ chất kết dính. Cuối cùng, chi tiết được gia công và đánh bóng.

Máy LMD (lắng đọng kim loại bằng laser) được trang bị tia laser làm tan chảy bột hoặc dây kim loại được phun để chế tạo các bộ phận theo từng lớp. Các bộ phận này thường cần gia công sau khi in để đạt được bề mặt hoàn thiện có thể chấp nhận được.

Máy hybrid, có tính năng đầu lắng và khả năng gia công đầy đủ, có sẵn để giảm thiểu việc xử lý bộ phận và đạt được mục tiêu đưa bộ phận hoàn thiện ra khỏi máy.

LPBF (phản ứng tổng hợp bột laser) là cách phổ biến nhất để chế tạo các bộ phận kim loại. Các lớp bột được xếp chồng lên nhau và hợp nhất với nhau bằng chùm tia laze hội tụ. Trong khi quy trình LPBF in các bộ phận chính xác, mạnh mẽ, chúng vẫn có thể cần xử lý sau.

Sau khi bột thừa được loại bỏ khỏi bộ phận in 3D, bộ phận này thường cần được loại bỏ khỏi tấm xây của nó. Một số người thực hiện công việc bằng cưa vòng, nhưng hầu hết sử dụng dây EDM.

Tùy thuộc vào ứng dụng, các bộ phận có thể được xử lý nhiệt hoặc đưa qua máy ép đẳng nhiệt nóng để cải thiện cấu trúc vi mô của vật liệu. Một số bề mặt có dung sai cao có thể được gia công. Nhiều kỹ thuật đánh bóng, bao gồm cả phun cát, có thể cải thiện độ hoàn thiện.

Chìa khóa để sản xuất nối tiếp

Rõ ràng, sản xuất phụ gia không chỉ đơn thuần là các bộ phận in 3D. Các bước xử lý sau cũng quan trọng như quy trình phụ trong việc tạo ra tầm nhìn thực sự của khách hàng về một bộ phận.

Chuyên môn về xử lý hậu kỳ là rất quan trọng để đảm bảo điều này xảy ra. Việc hoàn thành quá trình chuyển đổi từ in 3D sang AM nối tiếp cũng rất quan trọng.