金屬3D列印後處理

3D列印技術相比於傳統制造技術具有全數字化柔性製造、控形控性的技術特點,需進一步研究掃描策略、工藝引數及後處理對 3D 列印零部件綜合性能的影響,以更好發揮 3D 列印技術在複雜結構應用上的優勢。尤其針對 3D 列印零部件的後處理,前文所述中的表面改性方法可以顯著改善板材、塊材和棒材等規則形狀零部件的力學效能,然而,當處理薄壁結構、複雜異形件和點陣結構等不規則幾何形狀時,以上傳統的表面改性技術難以加工,限制了該領域中複雜幾何結構的發展仍然有限。

(1)近幾年,3D列印技術的研究日趨增多,但是對於金屬3D 列印從原料粉末、結構設計、工藝過程和最終成形件的質量檢測及驗收沒有統一的標準,尤其是原料粉末,同一公司的 3D 列印裝置只能使用該公司的原料粉末。所以對於3D 列印過程中使用的粉末材料、列印裝置、成形件的檢驗驗收和最終後處理應建立一系列標準,用於規範 3D 列印過程整個過程產品的研發與製備。

(2)金屬3D 列印技術由於原料粉末和製備過程中工藝引數的選擇而存在內部缺陷,針對內部缺陷的減少甚至消除,熱等靜壓技術是有效也是最常用的一項工藝。任何技術都不是萬能的,我們可以結合熱處理對3D 列印零件進行後天補足。同時,可以結合計算機模擬技術,對 3D 列印過程中熔池熔化過程及應力分佈情況進行模擬,提前預知成形過程中缺陷分佈情況,及時對列印引數作出調整。

(3)制約金屬3D打印發展的三大瓶頸有表面粗糙度,內部缺陷和應力分佈,其中表面粗糙度對零件的靜態力學效能影響最大,關係到零件的耐磨性、耐蝕性和疲勞強度等。不同的3D列印技術會得到具有不同表面粗糙度的零件,如鐳射3D列印技術與電子束3D列印技術,所以我們在設計零件時應根據不同的表面質量要求,採取不同的3D 列印技術,並結合合適的後處理技術。前文所述的機加工、化學腐蝕和噴丸等雖可改善零件的機械效能,但在一定程度上損傷了零件本身,如對薄壁零件(≤5mm)進行機加工,則需要對錶面加工2.5mm 的厚度才能完全去除零件表面的未熔化缺陷,這極大的降低了原本設計對零件的要求;化學腐蝕對輕量化的點陣結構不適用,透過腐蝕表面缺陷,會弱化結點,降低零件效能。目前,針對3D列印金屬零件表面缺陷多的問題,還未找到一種有效的方法解決該問題。因此,針對上述問題,亟需尋找一種有效的表面改性方法並研究其對複雜異形零部件的影響。

金屬3D列印後處理