一, Kerntechnologie für die Post-und Aufschlüsselung, wie lange es dauert
Bei der Nachbearbeitung des 3D-Metalldrucks gibt es fünf Hauptphasen: Entfernen des Pulvers, Abbau von Spannungen, Erhitzen, Bearbeiten und Behandeln der Oberfläche. Wie viel Zeit jeder Schritt in Anspruch nimmt, hängt weitgehend von der Wahl des Prozesses ab.
1. Entfernen des Pulvers und Trennen der Teile: einfach, aber zeitaufwändig
Nachdem die Metallteile im Pulverbettschmelzsystem hergestellt wurden, muss das vergrabene Pulver herausgenommen und gesiebt werden, damit es wieder verwendet werden kann. Die Reinigung kleinerer Teile von Hand dauert 1 bis 2 Stunden, wohingegen die Reinigung großer Strukturteile wie Flugzeugtriebwerksschaufeln 3 bis 5 Stunden dauert und spezielle Staubsaugergeräte und Vibrationsprüfungen erfordert. Das Drahterosionsschneiden ist die gebräuchlichste Methode zum Trennen von Teilen. Das Schneiden und Positionieren komplizierter Strukturkomponenten wie interner Strömungskanäle kann jedoch 4 bis 8 Stunden pro Stück dauern. Das Schneiden mit einer Bandsäge ist schnell (10 bis 30 Minuten pro Stück), funktioniert aber nur bei einfachen geometrischen Designs und kann leicht zu einer Kaltverfestigung des Materials führen.
2. Stressreduzierung und Wärmebehandlung: wichtig für die Sicherstellung der Leistung
Wenn die Spannung im Inneren des Metalls nicht Schicht für Schicht abgebaut wird, führt dies dazu, dass sich die Teile verbiegen oder sogar brechen. Eine übliche Methode ist die Verwendung eines Vakuumofens zum Glühen von Teilen aus Titanlegierung. Sie müssen 4 Stunden lang bei 650 Grad gehalten und dann 6–8 Stunden lang auf Raumtemperatur abgekühlt werden, was einer Gesamtzykluszeit von über 10 Stunden entspricht. Hochtemperatur-Legierungsteile hingegen müssen auf 1200 Grad erhitzt, 6 Stunden lang gehalten und über 12 Stunden lang abgekühlt werden. Durch heißisostatisches Pressen (HIP) können sowohl Poren als auch Spannungen gleichzeitig beseitigt werden, die Ausrüstung ist jedoch teuer und jeder Verarbeitungszyklus (einschließlich Erhöhen und Absenken der Temperatur) dauert 8 bis 16 Stunden.
3. Bearbeitung und Oberflächenbehandlung: ein doppeltes Ziel aus Genauigkeit und Nützlichkeit
Die präzise Bearbeitung komplizierter Oberflächen wie Strömungskanäle von Turbinenschaufeln mit einem Bearbeitungszentrum mit fünf Achsen kann 20 bis 40 Stunden dauern. Die Bearbeitung von Merkmalen wie Gewindelöchern und Passflächen kann weitere 5 bis 10 Stunden dauern. Durch Sandstrahlen kann eine Oberfläche schnell glatter werden (Ra kleiner oder gleich 3,2 μm), und für ein Stück dauert es nur 0,5–2 Stunden. Durch chemisches Polieren kann eine Oberfläche wie ein Spiegel aussehen (Ra kleiner oder gleich 0,2 μm), es dauert jedoch 12 bis 24 Stunden und erfordert mehrere Schritte (Entfernen des Öls, Waschen mit Säure und Passivierung). Für die Eloxierung (Aluminiumlegierung) oder Passivierung (Edelstahl) und andere Korrosionsschutzbehandlungen sind Farbanpassung, Prüfung und Dickenprüfung erforderlich. Dieser Vorgang dauert 1 bis 3 Tage pro Artikel.
2, Branchenbeispiel: Verschiedene Situationen weisen unterschiedliche Zeitunterschiede auf
1. Im Luft- und Raumfahrtbereich werden längere Zyklen durch extreme Leistung verursacht.
Mithilfe der SLM-Technologie wird der Rahmen des Treibstofftanks für ein bestimmtes Raketentriebwerk gedruckt. Der Nachbearbeitungsprozess dauert 94 Stunden (ca. 4 Tage) und umfasst HIP-Behandlung (16 Stunden), CNC-Bearbeitung (30 Stunden) und Eloxieren (48 Stunden). Der hohe Anteil ist darauf zurückzuführen, dass in rauen Umgebungen sehr strenge Standards für die Ermüdungslebensdauer (was bedeutet, dass der HIP um 300 % besser sein muss) und die Oberflächenintegrität (was bedeutet, dass Salzsprühtests über 1000 Stunden lang durchgeführt werden müssen) gelten.
2. Bereich medizinischer Implantate: Biokompatibilität ist das Wichtigste
Der Nachbearbeitungsprozess für maßgeschneiderte Hüftgelenkimplantate aus Titanlegierung dauert insgesamt 44 Stunden (ca. 2 Tage). Es umfasst Vakuumglühen (12 Stunden), Polieren (8 Stunden) und steriles Verpacken (24 Stunden). Auch wenn der Zeitraum kurz ist, muss die Oberflächenrauheit streng reguliert werden (Ra < 0,1 μm), um die Stress-Shielding-Effekte des Knochengewebes zu minimieren. Um den Zyklus zu verlängern, sind auch Biokompatibilitätstests (ISO 10993-Standard) erforderlich.
3. In der Welt der Unterhaltungselektronik verkürzt die Massenproduktion die Zeit, die für die Herstellung eines Artikels benötigt wird.
Mithilfe der BJ-Technologie wird eine Faltbildschirm-Scharnierrolle für Mobiltelefone gedruckt. Die Nachbearbeitungsschritte dauern insgesamt 13 Stunden: Wärmebehandlung (8 Stunden), Sandstrahlen (1 Stunde) und Oberflächenbeschichtung (4 Stunden). Aufgrund der großen Produktion (mehr als 10.000 Teile pro Charge) haben automatisierte Produktionslinien (z. B. Roboterpolieren) die Zeit, die für die Zuordnung jedes Teils benötigt wird, auf weniger als eine halbe Stunde verkürzt, was viel kürzer ist als in der Luft- und Raumfahrtindustrie.
3, Technologietrend: Intelligenz und Automatisierung verkürzen den Zyklus
1. Prozessinnovationen reduzieren den Bedarf an Nachbearbeitung
Durch unbeaufsichtigte Drucktechnologien (wie Flächendruck und doppelseitige Pulverbeschichtung) kann die Menge der Stützstrukturen um 40 % bis 60 % reduziert werden, wodurch sich die Zeit zum Entfernen der Stützstruktur von mehreren Stunden auf 0,5 bis 1 Stunde verkürzt. Die In-situ-Wärmebehandlungstechnologie kombiniert den Glühprozess mit Druckgeräten, was Zeit für den Teiletransfer und die Ofenbeladung spart und den Zyklus um mehr als 30 % verkürzt.
2. Durch die Aufrüstung der Ausrüstung wird die Verarbeitung beschleunigt
Der KI-betriebene Polierroboter kann seine Verarbeitung auf der Grundlage einer Force-Feedback-Steuerung anpassen und so die Zeit, die zum Polieren eines einzelnen Stücks benötigt wird, von 2 Stunden auf 0,5 Stunden verkürzen. Das Bearbeitungszentrum mit fünf-Achsenverbindungen verfügt über ein Online-Erkennungssystem, das den Werkzeugweg in Echtzeit korrigieren kann, wodurch die Nacharbeitsrate gesenkt und die Effizienz der komplexen Oberflächenbearbeitung um 50 % gesteigert wird.
3. Der Prozess der Zusammenarbeit zur Verbesserung der Industriekette
Integrierte Druck-Wärmebehandlungs-Bearbeitungsgeräte, wie das M400-4-System von EOS aus Deutschland, vereinen alle Schritte nach dem Drucken auf einer Plattform. Dadurch wird die Zeit zum Bewegen und Spannen von Teilen verkürzt und die Produktionszyklen um 40 % verkürzt. Die cloudbasierte Prozessdatenbank nutzt KI-Algorithmen, um die beste Kombination von Parametern vorzuschlagen, wodurch die Zeit, die für die Entwicklung von Nachbearbeitungslösungen für neue Teile benötigt wird, von Tagen auf Stunden verkürzt wird.