Daniel Tweer, Rösler UK / AM Solutions董事总经理
后处理是增材制造(AM)的热门话题,因为所需的步骤可能占AM部件总单位成本的50%以上。因此,减少产品开发中后处理步骤的时间和成本,同时不影响生产的精度或可重复性是一种动力。
这种动力导致了AM后处理的新创新的出现,许多来自相对缺乏经验的初创公司,许多成本过高,设计过度。一种经过试验和测试的技术,如大规模精加工,可以在成本效益上满足AM零件的性质和精度方面的所有要求。
许多人错误地认为大规模整理是一种相对粗糙的技术。然而,需要了解的是,它已经成为一种既定的表面处理技术几十年,并提供一系列的表面处理特性,从基本到严格取决于最终用途的应用。在某些情况下,它可以用于在医疗和航空航天领域等安全关键应用中创建极其精确的表面光洁度。关键是,大规模整理可以适应表面整理的要求,并始终是最具成本效益的可用技术。
通过AM生产最终用途产品的公司需要意识到,它们就像使用传统制造流程的公司一样。它们的目标是相同的,即生产符合设计意图的最终使用产品,并可重复使用,具有成本效益。如果生产的最终使用产品不需要复杂的表面处理,那么就没有必要为获得不必要的表面处理水平的技术后处理解决方案支付溢价。另一方面,如果要求严格的表面光洁度,那么就有一个令人信服的论据,使用一种技术,如大规模光洁度,经得起时间的考验,可以大大降低成本,当使用AM的每个零件。
足够好?
大批量表面处理是最灵活的表面处理工艺之一。众所周知,它简单、灵活、透明、总是可重复和具有成本效益。
几十年来,大规模整理由于其适应性,已被用于无数工业部门的大量产品和组件的表面处理。
在批量加工过程中,嵌入在研磨/抛光介质质量中的工件通过振动、离心力、旋转或阻力相互形成相对运动。这些不同的力量结合大量的整理介质,使过程可定制的一系列最终使用的产品在各种几何形状和材料。
AM生产的零件呈现了一系列独特的挑战,当看到大规模的整理。未经加工的AM零件表面比使用传统技术生产的零件粗糙得多。此外,AM作为生产工具的一个优势——即它能够制造高度复杂的几何图形——会使平滑和抛光变得困难。在混合AM的挑战中,如拆包装,去除松散或烧结粉末残留物,以及去除支架,定制解决方案的要求是明显的。
随着今天的重点是在生产中使用AM,对诸如尺寸公差的实现、可验证的建造质量和符合设计意图、表面特征和光洁度等问题的审查变得更加激烈。当使用原型技术时,绝对遵守公差和精确的设计意图并不总是必要的,可以采取“足够好”的方法。因此,廉价的台式3D打印机器大量涌现,它们可以提供足够准确、快速的原型,无需完美无缺就可以完成工作。
然而,对于生产应用程序,“足够好”已经不够了。如前所述,如果AM部件是安全关键航空航天或医疗应用的组成部分,则必须达到与设计意图一致的表面光洁度要求。正是在这一点上,后处理的作用是如此重要,这也是大规模整理技术供应商可以发挥重要作用的领域。做出这种区别的出发点是理解这样一个事实:虽然AM部件立即“出厂”确实具有独特的特性,但它们只是部件,就像使用传统制造工艺制造的部件一样,它们需要完成,而且需要准确、快速和经济有效地完成。通过不同的机器技术和不同的媒介的明智组合,大规模整理可以达到这些目标。
批量整理和AM
在传统的制造场景中,后处理步骤占零件成本50%以上的前景是站不住脚的,肯定是不可持续的。那么,我们该如何应对这种异常的、潜在的、阻碍AM作为生产技术可行性的障碍呢?
这实际上是钳形运动在起作用。一方面,AM技术平台的开发人员在不断细化工艺,以降低AM生产的零件表面粗糙度,另一方面,精加工公司正在应用他们几十年的经验,生产大规模的精加工解决方案,以迎合AM零件。重点是使用最佳的大规模整理机技术与最佳的大规模整理耗材为不同的AM应用,并提供大规模整理解决方案,为每个AM应用定制。研究和优化用于AM部件的媒体绝对是成功的关键。
这种钳形运动将有效地降低AM生产零件后处理所需的成本和时间,这样做将促进AM零件的生产,其表面特性和光滑度可以与传统金属和塑料制造工艺在相同成本下生产的零件相匹敌。换句话说,目标是允许制造具有优越表面特性的近净形状零件,而不损害零件的完整性。当这一目标实现时,AM作为一种生产替代方法的可行性将被越来越多的公司所认可,该技术将处于更好的位置来打破传统的生产模式。
设计和构建后处理
各种参数可以影响AM生产零件的后处理操作的效率,所有这些都表明,后处理操作应该在设计阶段的早期考虑,当然在AM零件制造之前。例如,构建层的方向(即,偏离水平)在某些应用中可能是一个决定性的参数,正如所选择的大量整理介质,它将根据所使用的AM构建过程产生不同的反应。此外,在一些高能流质量精加工过程中,材料的去除速度要求零件的设计能够减少关键部位的材料损失。所以DfAMPP (AM后处理设计)是一个真实的东西!
在产品开发的设计阶段早期与有资格和经验丰富的后处理专家公司合作是有帮助的。在使用AM进行生产时,现成的、通常不合适的遗留技术将不能达到预期的结果,一些较新的后处理技术要么太麻烦、难以使用,要么过度设计,使它们成为工业应用程序的长期成本效益解决方案。
供应商的问题
如前所述,批量整理可以是最灵活、最简单、最透明、可重复和最具成本效益的表面处理工艺,但前提是对AM零件使用正确的机器技术和批量整理耗材组合。你应该询问你的入围供应商是否在内部生产自己的机器,是否真正垂直集成,是否研究、创新和生产自己的媒体。只有当供应商掌握了机器技术和介质可以一起产生的效果时,才能实现最佳的大规模整理过程。
其次,您需要质疑您所选择的技术供应商的经验水平。后处理环境中充斥着为AM设计的新后处理技术,但这些创新背后的公司往往是初创公司,因此缺乏经验,也往往缺乏可靠的产品开发合作伙伴的财务稳健。此外,如果AM在整个供应链中使用,那么选择一个对一系列材料(塑料、光聚合物和金属)有选择能力的供应商显然具有重大的战略重要性。
当涉及到批量加工,如果适当适用于AM零件,它仍然是最有效和最具成本效益的后处理方法。有一个原因是,在传统制造中,批量加工往往是后处理技术的首选,因为它具有成本效益,缩短了实际零件加工时间。将批量加工应用于AM零件也为AM部门提供了同样的优势,这对于通过合理的后处理成本来降低每个零件的价格至关重要。
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