快速成型部件的后处理对确保其批量生产质量起着决定性作用。原型设计通常只关注外形和功能,而尺寸精度、表面质量和材料属性则是批量生产中影响部件可用性的决定性因素。因此,为了满足航空、工具制造和医疗技术等行业的高要求,3D 打印后处理是不可或缺的,尤其是在金属 3D 打印领域。
但是,工业金属部件的后处理究竟是如何进行的?
后处理是指快速成型部件在实际打印过程之后所经历的所有步骤。在工业环境中,这通常包括铣削、车削、研磨和抛光以及质量保证。这些工序会去除支撑结构,并确保配合、镗孔和螺纹符合所需的精度要求。 取决于所使用的三维打印技术--使用粉末喷嘴的激光沉积焊接(DED)和 粉末床选择性激光熔化(SLM)是两种常见的工艺,其后处理要求也大不相同。
激光沉积焊接中的三维打印后处理
激光熔敷焊接(在 DMG MORI 的 LASERTEC DED 混合模型上实现)在单一设置中结合了加法和减法工艺。铣削、车削、研磨、预热、粉末沉积和三维扫描集成在一个连续的六合一工艺中。
这种流程整合具有以下优势
- 材料堆积和加工之间无缝过渡
- 由于无需重新装夹和运输,因此缩短了吞吐时间
- 不断参考可提高准确性
- 即使是复杂的几何形状,质量也可重复
预热可最大限度地减少整体加工过程中的张力,并防止母材和焊接材料之间出现裂缝,而可选使用的蓝色激光还可使铜等反射性金属得到加工。
这种混合工艺的独特之处在于,它可以在 金属三维打印过程 中进行后处理。这对于复杂的几何形状尤其有用,因为一旦制造完成,有些区域将无法进入。根据机床的不同,数控精加工可通过五轴同步铣削或六面车铣来完成。在这两种情况下,还可以集成磨削功能,从而在一个工作区内完成表面质量极佳的金属部件。
使用粉末床工艺进行后处理
后处理在粉末床工艺中也起着关键作用,例如 第三代 LASERTEC 30SLM 。部件在机器的粉末床中一层一层地堆积起来,通常由不锈钢、铝或钛制成。打印后进行多级加工:
- 建筑容器必须冷却,以消除内部应力。
- 部件从结构板上卸下,并脱离支撑结构。
- 与功能相关的表面和钻孔需要使用 CNC 铣削或磨削进行后处理。
- 此外,还经常通过抛光或喷砂对表面进行精加工。
DMG MORI 通过先进的设备理念优化了这一过程:LASERTEC 30 SLM 的可更换结构容器消除了停机时间,而集成的摄像系统和热图可监控层质量。工艺稳定性和数字控制的结合确保了后处理的针对性和高效性。用户可以使用众多加工中心,如 5 轴 DMU 40 万能加工中心,完成粉末床快速成型制造工艺。
后处理的材料要求
如今,3D 打印中使用的金属种类繁多,这一点也必须在后处理中加以考虑。这是因为每种材料都有特定的属性,因此对铣削、车削或磨削的要求也不尽相同。例如,钛因其高强度而需要极其专业的硬质合金工具和非常精确的工艺控制,而铝则必须在高主轴转速和最佳冷却条件下进行加工。因此,从刀具选择、切削参数到冷却,材料类型对后处理策略有着直接影响。
从印刷到成品部件
合理整合后处理的高效整体流程对于增材制造是否适合批量生产至关重要。DMG MORI 的 Machining Transformation(MX)在这方面采用了一致的方法:将快速成型制造、数控加工和质量保证结合在一个封闭的工艺链中。自动化工件和托盘处理系统实现了低人力操作。同时,集成式 3D 扫描仪可实时执行非接触式零点扫描和质量保证。这样就形成了从快速成型到完全后处理系列部件的高效工作流程。
后处理是批量生产的关键
这些例子表明,后处理在从原型到批量生产的过渡过程中起着决定性作用。在工业环境中,它不仅仅是一个额外的步骤,而是制造过程中不可或缺的一部分。通过 LASERTEC DED 混合型和 LASERTEC SLM 系列模型,DMG MORI 展示了如何将增材制造和减材制造工艺结合起来,形成一个整体的生产系统。其结果是:可重复的质量、更短的生产时间以及批量生产复杂金属部件的经济性。