Apakah pasca{0}}pemrosesan akan memengaruhi keakuratan dimensi komponen cetakan 3D logam?

一, Hubungan antara metode-pemrosesan pasca dan seberapa akurat dimensinya
Ada tiga jenis utama pasca-pemrosesan untuk pencetakan 3D logam: pemrosesan mekanis, perlakuan panas, dan perlakuan permukaan. Cara teknik yang berbeda mempengaruhi keakuratan dimensi sangatlah berbeda.

1. Pemrosesan mekanis:-pedang bermata dua untuk menjadikan segalanya lebih akurat
Cara paling mudah untuk memperbaiki perbedaan dimensi adalah dengan pemrosesan mekanis, seperti penggilingan CNC, penggilingan, dan pemesinan pelepasan listrik. Misalnya, setelah mencetak cakram turbin mesin pesawat tertentu, penggilingan linkage lima-sumbu mengurangi kesalahan kebulatan dari 0,1 mm menjadi 0,02 mm dan meningkatkan kekasaran permukaan Ra dari 6,3 μm menjadi 1,6 μm. Namun, untuk meningkatkan akurasi pemesinan, Anda harus mampu mengontrol kinerja peralatan dan parameter proses dengan sangat hati-hati. Misalnya, jika kedalaman pemotongan terlalu dalam atau laju pengumpanan terlalu cepat, komponen dapat mengalami deformasi termal. Jika alat yang aus tidak diganti tepat waktu, hal ini dapat menyebabkan kesalahan pemesinan. Misalnya, sebuah perusahaan tidak mengganti roda gerinda tepat waktu, sehingga menyebabkan munculnya riak pada permukaan sekumpulan komponen paduan titanium. Tingkat scrap akhirnya menjadi 15%.

2. Perlakuan Panas: Pertarungan antara Pelepasan Stres dan Perubahan Ukuran
Perlakuan panas, yang meliputi anil, pendinginan, dan perlakuan larutan, mengubah struktur mikro material untuk menghilangkan tegangan sisa. Namun hal ini juga dapat mempengaruhi ukuran material. Misalnya, setelah larutan padat dan perlakuan penuaan, umur patah rata-rata paduan suhu tinggi IN718-pada 650 derajat meningkat menjadi 173 jam. Namun tingkat penyusutan dimensi vertikal sebesar 0,3% dan tingkat penyusutan dimensi horizontal sebesar 0,15%. Penyusutan yang tidak merata ini perlu diatur dengan kompensasi desain (seperti menyisakan margin pemesinan 0,5 mm) atau optimalisasi proses (seperti pendinginan bertahap). Sebuah bisnis yang membuat implan medis meningkatkan parameter proses perlakuan panas sehingga ukuran prostesis paduan titanium berpori cetakan 3D hanya bervariasi ± 0,05 mm, yang berada dalam standar akurasi implan klinis.

3. Perlakuan permukaan: menemukan keseimbangan antara perubahan ukuran mikro dan makro.
Tujuan dari perawatan permukaan (seperti sandblasting, pemolesan, atau pemolesan kimia) adalah untuk membuat permukaan lebih baik, namun juga dapat mengubah ukurannya beberapa mikrometer. Misalnya, sebuah perusahaan yang membuat suku cadang mobil menggunakan pemolesan kimia pada cetakan 3D paduan aluminium yang didinginkan dengan air-selongsong. Hal ini membuat permukaan menjadi kurang kasar, dari 12 μm menjadi 0,8 μm, namun juga membuat diameter rongga bagian dalam lebih kecil sebesar 0,02 mm sejak material larut. Perusahaan menggunakan proses kombinasi "pemolesan mekanis + pemolesan kimia" untuk menyeimbangkan kualitas permukaan dan akurasi dimensi. Pertama, pemolesan mekanis menghilangkan cacat besar, dan kemudian pemolesan kimia mengubah permukaan pada tingkat skala nano. Ini menjaga toleransi dimensi dalam ± 0,01 mm.

2, Kontrol parameter proses: bagian terpenting untuk memastikan presisi
Untuk memastikan dimensinya benar, Anda harus mampu mengontrol parameter prosedur pasca{0}}pemrosesan dengan tepat. Pemesinan elektrokimia (ECM) dapat mencapai akurasi sub-mikron dengan melarutkan material lapis demi lapis melalui proses elektrokimia. Namun, parameter seperti celah elektroda, konsentrasi elektrolit, dan frekuensi pulsa harus benar-benar disesuaikan:

Celah elektroda: Celah yang terlalu kecil dapat dengan mudah menyebabkan korsleting, dan celah yang terlalu besar dapat membuat pemesinan menjadi kurang efisien. Dengan mengawasi celah elektroda secara real-time (diatur pada 10–50 μm), sebuah perusahaan tertentu telah meningkatkan presisi pemesinan bilah turbin paduan berbasis nikel-yang dicetak 3D menjadi ± 0,005mm.
Konsentrasi elektrolit: Jika konsentrasinya terlalu tinggi, dapat mempercepat pembubaran bahan, yang dapat menyebabkan perubahan ukuran. Jika konsentrasinya terlalu rendah, dapat menyebabkan pengolahan tidak merata. Sebuah tim peneliti meningkatkan formula elektrolit (menjaga konsentrasi NaCl antara 15% dan 20%) sehingga kekasaran permukaan komponen paduan titanium cetakan 3D berubah dari 3,2 μm menjadi 0,4 μm, sekaligus menjaga perubahan ukuran dalam ± 0,01mm.
Frekuensi pulsa: Denyut-frekuensi tinggi dapat mengurangi efek panas pemrosesan, namun juga dapat menghasilkan getaran. Sebaliknya, pulsa berfrekuensi rendah membuat pemrosesan menjadi kurang efisien. Sebuah perusahaan tertentu menggunakan frekuensi pulsa 10kHz untuk memproses barang baja tahan karat cetakan 3D. Hal ini memastikan bahwa produksinya efisien dan dimensinya akurat hingga ± 0,008 mm.
3, Rancang strategi kompensasi: pengaturan "-wawasan ke depan" untuk kontrol yang tepat
Selama tahap desain, sejumlah uang perlu disisihkan untuk mengimbangi pengaruh pasca-pemrosesan terhadap ukuran. Misalnya, proses desain bagian tertentu dari pesawat terbang adalah sebagai berikut:

Desain awal: Gunakan model CAD untuk mengetahui bentuk geometris bagian dan mengidentifikasi toleransi dimensi yang penting (misalnya, ± 0,05 mm).
Simulasi proses: Gunakan analisis elemen hingga (FEA) untuk memodelkan distribusi tegangan dan penyusutan dimensi yang terjadi selama perlakuan panas. Anda harus memperkirakan tingkat penyusutan vertikal sebesar 0,3% dan tingkat penyusutan horizontal sebesar 0,15%.
Merancang kompensasi: Naikkan kelonggaran pemesinan sebesar 0,5 mm untuk dimensi penting dan toleransi kontur sebesar 0,05 mm untuk tempat bersudut (dari 0,02 mm menjadi 0,05 mm).
Verifikasi setelah pemrosesan: Setelah pemrosesan mekanis, perbedaan antara ukuran sebenarnya bagian dan ukuran desain dijaga dalam ± 0,01 mm, dan tingkat kelulusan meningkat hingga 98%.
Selain itu, ketika menyangkut konstruksi rongga interior, Anda perlu memikirkan tingkat pemindahan material dan jumlah kompensasi. Diameter bagian dalam jaket berpendingin air-yang dicetak 3D, misalnya, dimaksudkan sebesar 20 mm, dengan kelonggaran pemrosesan sebesar 0,1 mm. Setelah dilakukan sandblasting (dengan laju pelepasan material 0,02 mm/waktu) dan dipoles secara mekanis (dengan laju pelepasan material 0,05 mm/waktu), diameter dalam akhir menjadi stabil pada 20,03 mm, yang merupakan kebutuhan dinamika fluida.

4, Praktek Industri: Model Kasus Kontrol Presisi
Salah satu perusahaan di industri dirgantara membuat nozel mesin roket menggunakan teknik "pencetakan SLM+pengepresan isostatik panas (HIP)+pemesinan CNC". Perlakuan HIP menghilangkan pori-pori internal (mengurangi porositas dari 5% menjadi 0,1%), lalu pemesinan CNC mengontrol presisi diameter tenggorokan nosel hingga ± 0,005 mm untuk memenuhi kebutuhan penyegelan dalam setelan-tekanan dan-suhu tinggi.
Di bidang medis, sebuah perusahaan ortopedi menciptakan prostetik sendi pinggul paduan titanium yang dicetak 3D-. Kekasaran permukaan diturunkan menjadi 0,2 m dan tegangan internal dihilangkan menggunakan metode "perlakuan anil + pemolesan kimia". Variasi ukuran dijaga dalam ± 0,02 mm, yang sangat menurunkan bahaya adhesi bakteri dan masalah setelah operasi.
Dalam industri otomotif, sebuah perusahaan membuat pelat pendingin baterai kendaraan energi baru menggunakan teknologi "selongsong pendingin air pencetakan 3D + pemesinan elektrokimia". Pemesinan elektrokimia menurunkan kekasaran permukaan rongga bagian dalam dari 6,3 μm menjadi 0,4 μm sekaligus menjaga toleransi dimensi pada ± 0,01 mm. Hal ini membuat pendinginan 15% lebih efisien.