Apa saja metode perawatan permukaan yang umum untuk pencetakan 3D logam?

1, pemesinan presisi mekanis: dari pengerjaan tradisional hingga peningkatan cerdas
Pemesinan presisi mekanis meratakan permukaan dengan menghilangkan material secara fisik. Ini adalah cara utama untuk menyelesaikan pencetakan 3D logam. Hal utama yang dilakukannya adalah:
pemolesan manual
Menggunakan peralatan seperti amplas dan pasta pemoles untuk memoles langkah demi langkah dapat sangat mengurangi kekasaran permukaan (nilai Ra dapat berubah dari 10–20 μm menjadi kurang dari 0,8 μm). Sebaliknya, prosedur ini sangat bergantung pada pengalaman pengoperasian, tidak dapat diulang atau efisien, dan hanya cocok untuk membuat sejumlah kecil produk-bernilai-tambah tinggi seperti perhiasan dan karya seni.
Penggilingan kontrol numerik CNC
Penggunaan peralatan mesin CNC dan alat pemotong berlian secara bersamaan dapat menghasilkan permukaan yang rumit dengan akurasi yang sangat tinggi (± 0,01 mm). Namun sulit untuk bekerja dengan karakteristik rumit seperti saluran aliran internal dan struktur kisi karena alatnya sulit dijangkau. Teknik electrical debit machining (EDM) diperlukan untuk membuat lubang pendingin pada bilah turbin mesin pesawat terbang, misalnya.
Sistem untuk memoles secara otomatis
Zhejiang Tuobo dan perusahaan lain telah merilis sistem pemolesan otomatis robot yang dapat menghilangkan struktur pendukung dan memoles permukaan secara bersamaan menggunakan pemosisian visual 3D dan kontrol umpan balik paksa. Sistem ini dapat bekerja dengan robot dari berbagai perusahaan, seperti ABB dan KUKA. Ini 3–5 kali lebih cepat dibandingkan melakukan pekerjaan yang sama dengan tangan, dan menjaga ketidakakuratan permukaan di bawah ± 0,05 mm. Ini telah banyak digunakan di berbagai bidang seperti peralatan medis dan suku cadang mobil.
2. Perawatan kimia dan elektrokimia: mengendalikan struktur mikro dan menambahkan fungsi baru
Perlakuan kimia mengubah permukaan suatu material dengan melarutkan atau menyimpannya. Operasi utamanya adalah:
memoles dengan bahan kimia
Menggunakan larutan asam atau basa untuk melarutkan permukaan secara selektif dapat menghilangkan cacat seperti spheroidisasi dan terak yang terjadi selama pencetakan. Misalnya, pemolesan kimiawi dapat membuat permukaan implan paduan titanium menjadi tidak terlalu kasar, mulai dari 6–12 μm menjadi 0,2–1 μm, dan juga dapat menciptakan lapisan pasivasi agar lebih tahan terhadap korosi. Proses ini memiliki pengaruh yang signifikan terhadap perawatan struktur berongga, namun kontrol ketat terhadap konsentrasi larutan dan suhu diperlukan untuk menghindari korosi yang berlebihan.
Pemolesan elektrokimia (ECP)
Gunakan arus searah dalam elektrolit untuk secara selektif melarutkan tonjolan mikro pada permukaan logam. Ini akan membuat permukaan sehalus cermin (nilai Ra bisa 0,01 μm atau kurang). Banyak peralatan medis yang menggunakan metode ini. Misalnya, setelah perawatan ECP, kekasaran permukaan prostesis sambungan paduan kromium kobalt berkurang hingga 90%, ketahanan aus meningkat tiga kali lipat, dan pola lapisan pencetakan dapat dihilangkan, sehingga memenuhi persyaratan biokompatibilitas.
anodisasi
Proses elektrolitik dapat menghasilkan lapisan oksida padat (ketebalan 5–20 μm) pada paduan ringan seperti paduan aluminium. Film-film ini dapat meningkatkan kekerasan (hingga 500HV) dan ketahanan terhadap korosi. Misalnya, setelah perlakuan anodisasi keras, komponen struktur penerbangan dapat menahan korosi selama lebih dari 5000 jam dalam lingkungan semprotan garam NaCl 3,5%. Sifat mikropori lapisan film juga dapat menyerap pelumas dan menurunkan koefisien gesekan.
3. Teknologi Pelapisan dan Pelapisan: Menggabungkan Perlindungan Fungsional dan Dekorasi
Teknologi pelapisan menciptakan lapisan pelindung pada permukaan dengan mengendapkan sesuatu secara fisik atau kimia. Langkah-langkah utama dalam proses ini adalah:
PVD adalah singkatan Deposisi Uap Fisik.
Menggunakan pemboman ion berenergi tinggi-untuk menempatkan lapisan keras seperti TiN dan CrN pada permukaan media. Proses ini dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan aus baja cetakan (memperpanjang umurnya sebanyak 3-5 kali lipat), dan ketebalan lapisan hanya 1-5 μm, tanpa mempengaruhi keakuratan dimensi bagian-bagiannya. Misalnya, satu perusahaan menggunakan PVD untuk memproses cetakan cetak 3D dan meningkatkan frekuensi stamping dari 100.000 menjadi 500.000 kali.
Elektroplating dan Pelapisan Kimia
Elektroplating menggunakan reaksi elektrolitik untuk mengendapkan lapisan logam (seperti Ni dan Cu) pada suatu permukaan, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya korosi dan lebih konduktif. Sebaliknya, pelapisan kimia menggunakan reaksi-katalitik mandiri untuk membuat permukaan menjadi rata (seperti pelapisan paduan nikel-fosfor kimia). Misalnya, satu perusahaan menggunakan pelapisan nikel tanpa listrik pada heat sink paduan tembaga cetak 3D. Hal ini membuatnya tahan terhadap semprotan garam selama 1.000 jam, bukan 48 jam, namun tetap memiliki konduktivitas termal 200 W/(m · K) atau lebih.
Penyemprotan dan penutupan dengan bedak
Lapisan semprot menggunakan aliran udara bertekanan tinggi untuk merekatkan lapisan bubuk atau cairan ke permukaan, sehingga menciptakan lapisan pelindung setebal 20–100 μm. Sebaliknya, penyemprotan bubuk menggunakan adsorpsi elektrostatis untuk mendistribusikan bubuk secara merata, yang membentuk lapisan tebal saat didinginkan. Metode ini dapat digunakan pada peralatan luar ruangan, mesin industri, dan situasi lainnya. Misalnya, satu perusahaan menggunakan lapisan bubuk untuk mengolah elemen struktur baja cetak 3D-yang membuatnya tahan terhadap semprotan garam netral selama lebih dari 2000 jam.
4. Teknologi Baru: Proses Laser dan Komposit Memimpin Inovasi: Pemolesan Laser
Menggunakan-sinar laser berenergi tinggi untuk melelehkan material permukaan di area kecil dan kemudian mengalirkan kumpulan lelehan untuk meratakan permukaan. Cara ini dapat bekerja pada permukaan melengkung yang sulit dijangkau dan mempunyai zona terkena panas yang kecil (kurang dari atau sama dengan 0,1 mm). Misalnya, suatu perusahaan menggunakan pemolesan laser untuk mencetak 3D paduan nikel bersuhu tinggi-yang mengurangi kekasaran permukaan dari Ra 8 μm menjadi Ra 2 μm sambil menjaga sifat mekanik material tidak berubah.
Pemesinan Aliran Abrasive (AFM)
Untuk memoles fitur kompleks seperti lubang silang dan saluran aliran internal, material abrasif viskoelastik dialirkan melalui ruang dalam komponen. Prosedur ini dapat berhasil di tempat yang sulit dijangkau. Misalnya, satu perusahaan menggunakan AFM untuk memproses nozel bahan bakar penerbangan yang dicetak 3D-yang membuat permukaan bagian dalam tidak terlalu kasar (dari Ra 16 μm hingga Ra 1,6 μm) dan meningkatkan keseragaman aliran sebesar 20%.
Integrasi proses komposit
Menggunakan lebih dari satu metode pemrosesan untuk bekerja sama guna meningkatkan kinerja. Misalnya, suatu perusahaan mengadopsi proses kombinasi "pemolesan kimia+anodisasi+pelapisan PVD" untuk implan paduan titanium pencetakan 3D, yang mengurangi kekasaran permukaan hingga Ra 0,05 μm, meningkatkan ketahanan terhadap korosi sebanyak 5 kali lipat, dan kekuatan ikatan antara lapisan dan substrat mencapai 40MPa, sehingga memenuhi persyaratan layanan jangka panjang implan ortopedi.