Quina és la proporció del post-processament després de la impressió 3D de metall en el cost total de fabricació?

一, les parts que formen els càrrecs de post-processament i les seves parts principals
Hi ha quatre mòduls tecnològics principals que conformen el post-processament de la impressió 3D de metalls: eliminació de material, tractament tèrmic, tractament superficial i enfortiment estructural. Cada mòdul té costos com l'equip, l'ús d'energia i la mà d'obra.

Retirada de materials: això inclou treure l'estructura de suport, completar la superfície i fixar les dimensions. Per exemple, després de la impressió, la superfície del canal de flux de les fulles del motor d'aviació s'ha de polir mirall amb un centre de mecanitzat d'enllaç de cinc -eixos. La producció d'una sola peça pot trigar moltes hores, i una gran part d'aquesta despesa correspon a equips i mà d'obra.
El tractament tèrmic és el procés d'eliminar l'estrès intern i millorar l'estructura dels grans. Això es pot fer mitjançant recuit, solució sòlida + envelliment i premsat isostàtic en calent (HIP). El tractament de recuit al buit redueix l'estrès residual en un 80% després d'imprimir un implant ortopèdic d'aliatge de titani. Tanmateix, necessita un forn de buit especial i un aïllament-a llarg termini, que suposa una gran part de la despesa energètica.
Tractament de superfícies: els mètodes inclouen el sorra, la galvanoplastia, el revestiment làser, l'oxidació de micro arc i altres que cobreixen la superfície. Després d'imprimir el suport per a un nou paquet de bateries de vehicles energètics, el tractament d'oxidació de micro arc va augmentar la seva resistència a la corrosió en la prova d'esprai de sal a més de 1000 hores. Tanmateix, el cost dels productes químics i el manteniment dels equips era bastant car.
Reforç estructural, com ara reforç de fibra, disseny de material degradat i optimització de l'estructura de gelosia. Les parts impreses d'una determinada vàlvula d'energia nuclear utilitzen una estructura de gradient feta d'acer inoxidable d'aliatge a base de níquel-. Això requereix un procés compost d'impressió multi-co-material i tractament tèrmic. La complexitat tècnica fa que la recerca i el desenvolupament i la producció d'assaig siguin més cares.
2, Dades del sector i estudis de cas sobre el percentatge de costos de postprocessament-
1. Un examen de l'estructura de costos en les indústries estàndard
En l'àmbit aeroespacial, per exemple, el marc del dipòsit de combustible d'un determinat motor de coets costa aproximadament un 40% d'impressió, un 35% de post-procés (15% per al processament HIP, 12% per al fresat CNC i 8% per a l'anodització) i un 25% per comprar materials. El gran percentatge de despeses de post-processament es deu al fet que les peces han de funcionar bé en configuracions molt dures, la qual cosa significa que han de seguir molts passos per assegurar-se que són fiables.
Quan es tracta de dispositius mèdics, el cost del post-processament d'un implant d'articulació de maluc d'aliatge de titani personalitzat després de la impressió és d'aproximadament un 28 % (amb un tractament tèrmic que costa un 12 %, un poliment que un 10 % i un envasat estèril que un 6 %). El cost dels materials és del 35%, i el cost de disseny i validació és del 37%. El percentatge de costos de post-processament no és molt gran, però els requisits de rugositat superficial (Ra < 0,2 μ m) i la biocompatibilitat fan que es necessiti un mecanitzat d'alta-precisió i un processament específic.
En el món de l'electrònica de consum: per exemple, el cost d'impressió d'un rotllo de frontissa de telèfon mòbil amb pantalla plegable és del 55 %, el cost del post-processament és del 25 % (10 % per a l'eliminació de suport, 8 % per al tractament tèrmic i 7 % per a la neteja de superfícies) i el cost del material és del 20 %. L'efecte d'escala de la fabricació en massa té un gran impacte en el percentatge dels costos de post-processament. A mesura que augmenta la producció, el cost per unitat baixa.
2. Com afecta l'elecció del procés als costos posteriors al tractament
Procés de fusió en llit de pols (PBF): el percentatge de despeses de post{0}}processament sol ser important, ja que s'han d'afegir estructures de suport durant el procés d'impressió. Quan utilitzeu la tecnologia SLM per imprimir una part determinada de l'estructura d'un avió, el 30% del cost és per eliminar el suport i polir la superfície. Quan utilitzeu la tecnologia EBM sense estructura de suport, aquest cost es redueix al 15%.
El procés de raig d'adhesiu (BJ) fa possible la formació propera-neta desgreixant i sinteritzant el cos verd després de la impressió. Això redueix en gran mesura les despeses del post-tractament. Després d'imprimir un cub de roda de cotxe amb tecnologia BJ, el cost del post-processament és només del 12% (principalment tractament tèrmic i una mica de mecanitzat). Això és més d'un 50% menys que el cost del post-processament amb la tecnologia PBF.
Procés de deposició d'energia dirigida (DED): bo per fixar peces grans i preparar-se per al recobriment; el cost del post-processament es basa en el gruix de la capa d'impressió. Quan el gruix de la capa d'impressió d'un determinat equip de maquinària minera és d'1 mm, el cost del post-processament és només del 8%. Però quan el gruix de la capa baixa a 0,3 mm, el cost del poliment puja fins al 15% perquè la superfície es torna més rugosa.
3. Els elements que afecten la proporció dels costos de postprocessament-i la millor manera de canviar-los
1. Examen d'elements motivadors
Requisits per al funcionament dels materials: els materials d'alt rendiment, com ara els aliatges d'alta -temperatura i els aliatges de titani, requereixen un tractament HIP per eliminar els porus, que poden contribuir fins a un 20% -30% del cost total.
Com de complicada és la peça: es necessiten mecanitzats en diversos eixos-i proves especials per a funcions complexes com els canals de flux intern i les estructures de gelosia. Després d'imprimir una fulla de motor d'aviació determinada, les proves CT costa el 25% del cost total del post-processament.
Escala de lots: a l'àrea d'electrònica de consum, quan el volum d'un sol lot d'impressió supera les 10.000 peces, el percentatge de despeses de post-processament es pot reduir del 30% al 15%. Això es deu principalment a les línies de producció automatitzades i a la solidificació del procés.
Maduresa tecnològica: la diferència de precisió i estabilitat entre equips fabricats als EUA i equips fabricats a altres països fa que s'ha de fer entre un 10% i un 15% més de treball després del processament en equips fabricats als EUA-, la qual cosa augmenta indirectament els costos.
2. Buscant la millor manera d'optimitzar
Innovació de processos: utilitzant tecnologies com la impressió regional i la distribució bidireccional de pols per fer que la impressió sigui més eficient i necessiti menys estructures de suport. Una empresa va millorar el seu mètode d'escaneig per reduir el volum d'assistència en un 40%, fet que també va reduir el percentatge de despeses de post-processament.
Optimització de materials: feu materials en pols específics que siguin fàcils de treballar i que no els suposin massa estrès. Una empresa particular ha llançat una pols d'aliatge de titani amb baixa concentració d'oxigen. Aquesta pols redueix la temperatura del tractament tèrmic en 50 graus i redueix el cost de l'ús d'energia del 18% al 10%.
Actualització d'equips: s'afegeixen tecnologies de detecció en línia i processament adaptatiu per reduir la necessitat que la gent faci les coses a mà. Una empresa que utilitza un robot de poliment amb intel·ligència artificial-ha reduït el temps que triga a processar una peça de dues hores a mitja hora. El cost de la mà d'obra també ha baixat del 25% al ​​8%.
Treballar conjuntament a la cadena industrial: els equips integrats d'impressió i post{0}}processament poden escurçar els cicles de fabricació. Una empresa específica ha inventat una màquina composta "impressió+tractament tèrmic+mecanitzat" que redueix el temps necessari per fer peces estructurals d'aviació de dues setmanes a tres dies i redueix el cost un 35%.