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浅谈金属3D打印后处理的困难 限制发展 

2020-08-10 06:47 发布

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3D打印技术相比于传统制造技术具有全数字化柔性制造、控形控性的技术特点,需进一步研究扫描策略、工艺参数及后处理对3D打印零部件综合性能的影响,以更好发挥3D打印技术在复杂结构应用上的优势。尤其针对3D打印零部件的后处理,前文所述中的表面改性方法可以显著改善板材、块材和棒材等规则形状零部件的力学性能,然而,当处理薄壁结构、复杂异形件和点阵结构等不规则几何形状时,以上传统的表面改性技术难以加工,限制了该领域中复杂几何结构的发展仍然有限。
浅谈金属3D打印后处理的困难 限制发展.jpeg
(1)近几年,3D打印技术的研究日趋增多,但是对于金属3D打印从原料粉末、结构设计、工艺过程和最终成形件的质量检测及验收没有统一的标准,尤其是原料粉末,同一公司的3D打印设备只能使用该公司的原料粉末。所以对于3D打印过程中使用的粉末材料、打印设备、成形件的检验验收和最终后处理应建立一系列标准,用于规范3D打印过程整个过程产品的研发与制备。

(2)金属3D打印技术由于原料粉末和制备过程中工艺参数的选择而存在内部缺陷,针对内部缺陷的减少甚至消除,热等静压技术是有效也是最常用的一项工艺。任何技术都不是万能的,我们可以结合热处理对3D打印零件进行后天补足。同时,可以结合计算机模拟技术,对3D打印过程中熔池熔化过程及应力分布情况进行模拟,提前预知成形过程中缺陷分布情况,及时对打印参数作出调整。

(3)制约金属3D打印发展的三大瓶颈有表面粗糙度,内部缺陷和应力分布,其中表面粗糙度对零件的静态力学性能影响最大,关系到零件的耐磨性、耐蚀性和疲劳强度等。不同的3D打印技术会得到具有不同表面粗糙度的零件,如激光3D打印技术与电子束3D打印技术,所以我们在设计零件时应根据不同的表面质量要求,采取不同的3D打印技术,并结合合适的后处理技术。前文所述的机加工、化学腐蚀和喷丸等虽可改善零件的机械性能,但在一定程度上损伤了零件本身,如对薄壁零件(≤5mm)进行机加工,则需要对表面加工2.5mm 的厚度才能完全去除零件表面的未熔化缺陷,这极大的降低了原本设计对零件的要求;化学腐蚀对轻量化的点阵结构不适用,通过腐蚀表面缺陷,会弱化结点,降低零件性能。目前,针对3D打印金属零件表面缺陷多的问题,还未找到一种有效的方法解决该问题。因此,针对上述问题,亟需寻找一种有效的表面改性方法并研究其对复杂异形零部件的影响。

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