Metode Umum Pasca-Pemrosesan dan Penyelesaian untuk Komponen Cetakan 3D Logam

Bagian logam yang dicetak 3D jarang meninggalkan ruang pembuatan dalam kondisi akhir yang dapat digunakan. Karena-permukaan yang dicetak biasanya memiliki garis lapisan yang terlihat, partikel bubuk yang disinter atau meleleh sebagian, dan tanda saksi struktur pendukung yang perlu diperbaiki sebelum suatu komponen siap untuk penggunaan fungsional, perakitan, atau presentasi estetika. Metode penyelesaian umum untuk komponen cetakan 3D logam mencakup pengamplasan manual, peledakan pasir, penggulingan, penggilingan getar/sentrifugal, pemesinan aliran abrasif (pengasahan ekstrusi), pelapisan listrik dan pemolesan listrik, serta pemesinan presisi, penggilingan, dan EDM (pemesinan pelepasan listrik). Spesifikasi masing-masing metode diuraikan di bawah ini.

Pengamplasan menggunakan alat seperti amplas dan kikir untuk mengikis permukaan suatu bagian secara langsung dengan tangan secara mekanis, dan hal ini dapat meningkatkan kekasaran permukaan secara signifikan. Bagian yang diampelas dapat meningkatkan penyelesaian permukaan dengan faktor tiga hingga lima, dan metode ini sangat efektif dalam menghilangkan garis lapisan, tepi tajam, dan cacat permukaan lokal lainnya yang tersisa dari proses pencetakan. Pengamplasan manual bersifat fleksibel - operator dapat memusatkan perhatian tepat di tempat yang diperlukan, mengatasi geometri rumit yang mungkin sulit dicapai oleh proses otomatis - tetapi ini relatif padat karya-dan lambat. Oleh karena itu, ini cenderung paling cocok untuk batch produksi kecil atau penyelesaian akhir yang ditargetkan dan terlokalisasi pada fitur tertentu dari suatu bagian daripada perlakuan menyeluruh terhadap keseluruhan proses produksi.

Sandblasting menggunakan udara bertekanan untuk mendorong media abrasif - aluminium oksida, manik-manik baja tahan karat, atau manik-manik kaca, di antara opsi lainnya - ke permukaan bagian dengan kecepatan tinggi, menghasilkan hasil akhir matte atau mengkilap yang seragam bergantung pada media yang dipilih. Keunggulannya antara lain:

Penghapusan cepat goresan permukaan dan bekas alat yang tertinggal dari proses pembuatan;

Tidak ada perubahan pada akurasi dimensi suatu bagian, dengan pemrosesan biasanya selesai hanya dalam beberapa menit;

Intensitas perawatan yang dapat disesuaikan melalui kontrol tekanan udara - tekanan yang lebih rendah dapat digunakan untuk mengubah warna dan tampilan permukaan, sementara tekanan yang lebih tinggi memungkinkan penghalusan pada tepi tajam dan tonjolan kecil.

Sandblasting sangat cocok untuk pemrosesan batch komponen dengan geometri kompleks, karena pola semprotan dapat mencapai ceruk dan sekitar kontur yang sulit diakses dengan alat abrasif kaku, menjadikannya salah satu metode penyelesaian yang lebih serbaguna dan banyak digunakan untuk komponen logam AM.

Tumbling menempatkan bagian-bagian bersama dengan media abrasif - seperti media keramik atau media baja - di dalam drum atau tong yang berputar, dimana gesekan mekanis antara bagian-bagian dan media menghaluskan permukaan seiring waktu. Karakteristik utama dari metode ini meliputi:

Hal ini paling cocok untuk bagian dengan geometri yang relatif sederhana, seperti komponen berbentuk silinder atau balok-yang mana gerakan jatuhnya dapat menghasilkan kontak yang konsisten di seluruh permukaan;

Beberapa bagian dapat diproses secara bersamaan, memberikan metode ini hasil yang relatif tinggi untuk penyelesaian batch;

Efektivitasnya pada permukaan internal atau struktur kompleks terbatas, karena media yang berjatuhan mungkin tidak dapat menjangkau saluran internal, ceruk yang dalam, atau struktur kisi yang rumit - suatu kendala nyata mengingat seberapa sering logam AM digunakan secara tepat untuk menghasilkan geometri internal seperti itu.

Penggerindaan getar dan sentrifugal menggunakan sistem cakram atau silinder sentrifugal, yang mana gaya sentrifugal menggerakkan media abrasif pada permukaan bagian untuk menghasilkan penyelesaian{0}}energi tinggi,-volume tinggi. Keunggulan intinya meliputi:

Penghapusan material yang cepat, sehingga cocok untuk operasi pemolesan, deburring, dan pembulatan tepi;{0}}

Kesesuaian untuk pemrosesan batch komponen-komponen kecil, meskipun peralatan khusus yang terlibat memiliki biaya awal yang relatif lebih tinggi dibandingkan metode sederhana seperti pengamplasan atau penggulingan.

Karena proses ini mengkonsentrasikan energi secara lebih intensif dibandingkan proses tumbling standar, proses ini dapat mencapai hasil yang dibutuhkan dalam hitungan menit dibandingkan dengan tumbling konvensional yang membutuhkan waktu berjam-jam, sehingga membuatnya menarik untuk lingkungan produksi yang mengutamakan hasil produksi dibandingkan dengan kualitas permukaan.

Pemesinan aliran abrasif, juga dikenal sebagai extrude honing, menggunakan piston hidrolik untuk memaksa media abrasif kental - yang berisi partikel abrasif halus - bolak-balik melalui permukaan internal benda kerja, seperti lubang, saluran, atau rongga, sehingga menghasilkan bentuk yang presisi dari dalam ke luar. Ciri-ciri metode ini antara lain:

Kontrol yang tepat terhadap geometri permukaan internal, mampu membentuk jari-jari yang konsisten atau menghilangkan gerinda dari saluran internal;

Penerapan pada area yang sulit atau tidak mungkin dilakukan proses pemolesan tradisional untuk menjangkau - saluran internal dan rongga kompleks sebagai contoh utama, dan area di mana pencetakan 3D logam sering kali menghasilkan geometri yang tidak dapat diakses oleh finishing konvensional;

Penghapusan material dapat dikontrol, meskipun waktu pemrosesan cenderung lebih lama dibandingkan dengan metode permukaan mekanis, karena aliran abrasif harus melewati bagian berulang kali untuk mencapai hasil akhir yang diinginkan.

Elektroplating menggunakan arus listrik untuk menyimpan ion logam dari larutan - seperti emas, perak, atau kromium - ke permukaan suatu bagian, membentuk lapisan tipis fungsional atau dekoratif. Tujuan utamanya mencakup meningkatkan ketahanan aus, ketahanan terhadap korosi, konduktivitas listrik, dan penampilan keseluruhan, yang menjadikannya pilihan umum ketika bagian logam AM memerlukan sifat fungsional di luar apa yang dapat disediakan oleh bahan cetakan dasar saja.

Sebaliknya, pemolesan elektro menggunakan arus listrik untuk melarutkan material dari permukaan suatu bagian, mengurangi kekasaran permukaan dengan menghaluskan puncak dan lembah mikroskopis. Hal ini sangat cocok untuk memoles bagian yang bentuknya tidak beraturan, di mana alat pemoles mekanis akan kesulitan mempertahankan kontak yang rata, dan dapat secara signifikan meningkatkan tampilan permukaan serta mengurangi cacat permukaan-terkait gesekan.

Kedua proses tersebut memerlukan kontrol yang cermat terhadap kepadatan arus dan komposisi elektrolit untuk mencapai hasil yang konsisten dan berulang. Perbedaan utama di antara keduanya adalah pelapisan listrik merupakan proses aditif - bahan diendapkan ke permukaan - sedangkan pemolesan listrik adalah proses subtraktif - bahan dihilangkan dari permukaan. Memahami perbedaan ini penting dalam praktiknya, karena memilih yang salah untuk persyaratan toleransi tertentu dapat menambah ketebalan yang tidak diinginkan atau menghilangkan lebih banyak material daripada yang dapat ditoleransi oleh kelonggaran dimensi suatu bagian.

Pemesinan dan penggilingan menggunakan pabrik CNC, mesin bubut, dan peralatan serupa untuk langsung memotong material dari suatu bagian, sehingga menghasilkan kontrol dimensi dan bentuk{0}}presisi tinggi. Hasil akhir permukaan yang dapat dicapai melalui rute ini bisa mencapai di bawah Ra 0,8μm, tingkat kehalusan yang sebagian besar-permukaan hasil cetak atau media-tidak dapat menandinginya.

Pemesinan pelepasan listrik (EDM) menggunakan pelepasan percikan listrik antara elektroda dan benda kerja untuk mengikis material, sehingga cocok untuk menyelesaikan paduan yang mengeras atau rongga internal kompleks yang sulit dijangkau dengan alat pemotong. Kelemahan utamanya adalah kecepatan pemrosesan, yang cenderung jauh lebih lambat dibandingkan pemesinan konvensional.

Baik pemesinan/penggilingan maupun EDM memerlukan peralatan khusus dan operator terampil, dan umumnya disediakan untuk suku cadang dengan persyaratan toleransi yang ketat - komponen ruang angkasa menjadi contoh yang representatif, di mana keakuratan dimensi dan integritas permukaan secara langsung memengaruhi kinerja suku cadang dan margin keselamatan.

Memilih metode penyelesaian yang tepat untuk komponen cetakan 3D logam bergantung pada geometri struktur komponen, persyaratan presisi, dan skala produksi yang terlibat. Metode mekanis seperti pengamplasan dan sandblasting sangat cocok untuk perawatan permukaan yang cepat-untuk tujuan umum di mana waktu penyelesaian lebih penting daripada mencapai toleransi seketat mungkin. Metode kimia dan elektrokimia seperti pemolesan listrik dan pelapisan listrik biasanya dipilih untuk meningkatkan kinerja fungsional - ketahanan terhadap korosi, konduktivitas, atau karakteristik keausan - daripada semata-mata karena alasan kosmetik. Proses-presisi tinggi seperti pemesinan dan EDM dicadangkan untuk suku cadang yang harus memenuhi persyaratan toleransi yang ketat, dengan biaya tambahan dan waktu pemrosesan yang disesuaikan dengan pentingnya aplikasi.

Dalam-produksi dunia nyata, beberapa metode ini biasanya digabungkan dalam satu alur kerja penyelesaian - misalnya, peledakan pasir pada suatu bagian untuk menghilangkan kerak permukaan dan meratakan tampilannya, diikuti dengan pemesinan yang ditargetkan pada permukaan kawin yang kritis, dan penyelesaian dengan pemolesan listrik untuk mencapai permukaan yang halus dan meningkatkan ketahanan terhadap korosi pada komponen akhir. Pendekatan berlapis semacam ini memungkinkan produsen untuk menyeimbangkan biaya, keluaran, dan kualitas komponen akhir, daripada mengandalkan satu metode-pemrosesan tunggal untuk memenuhi setiap persyaratan sekaligus.