¿Cuál es el objetivo principal del pos-procesamiento para la impresión 3D de metal?

1. Deshacerse de los defectos de producción: asegurarse de que los artículos cumplan con los criterios de calidad
Debido a que la impresión 3D en metal acumula capas, siempre habrá defectos en la superficie y en el interior del objeto. Si estos problemas no se solucionan, afectarán directamente el funcionamiento de las piezas y su duración.

Reparación de defectos de la superficie.
Las piezas impresas suelen tener problemas en sus superficies, como líneas de capa, rebabas y restos de soporte. Por ejemplo, la rugosidad de la superficie de las piezas impresas de aleación de aluminio puede alcanzar Ra10-20 μm, que es sustancialmente mayor que el Ra1,6 μm del procesamiento tradicional. Los métodos de tratamiento de superficies, incluido el pulido con chorro de arena, el pulido y el esmerilado, pueden hacer que la superficie sea mucho más suave. Por ejemplo, después del pulido con chorro de arena, la rugosidad de la superficie de una determinada pala de motor de aviación pasó de Ra15 μm a Ra3,2 μm. Esto eliminó las microgrietas de la superficie y evitó que se produjeran fracturas por fatiga debido a la concentración de tensiones.
Deshacerse de los defectos internos
Cuando el metal se imprime en 3D, puede tener defectos internos como poros y grietas si el polvo no se fusiona completamente o el gas no sale lo suficientemente rápido. La tecnología de prensado isostático en caliente (HIP) utiliza un entorno de alta-temperatura y alta-presión (normalmente entre 1000 y 1200 grados y entre 100 y 200 MPa) para cambiar la forma de los materiales, cerrar los poros internos y aumentar la densidad del 98 % a más del 99,9 %. Después de que cierta empresa de dispositivos médicos utilizara el procesamiento HIP para imprimir en 3D prótesis de articulación de cadera de aleación de titanio, la vida útil de la fatiga pasó de 10 ⁶ a 10 ⁷ veces, lo que cumplió con los estándares internacionales.
2. Mejorar el rendimiento de los materiales: asegurarse de que puedan soportar circunstancias laborales difíciles
La microestructura de las piezas metálicas impresas en 3D es diferente de la de los artículos fabricados en el pasado, y es necesario un pos-procesamiento para que funcionen mejor en general.

Aliviar el estrés residual
Cuando la impresión 3D de metal se calienta y se enfría rápidamente, deja tensión residual. La tensión residual puede ser del 50% al 70% del límite elástico de las piezas impresas de acero inoxidable, lo que puede hacer que se doblen o rompan fácilmente. Mantener algo a una temperatura de 500 a 700 grados durante 2 a 4 horas y luego dejarlo enfriar lentamente es un ejemplo de un procedimiento de recocido que puede reducir la tensión residual en más del 80%. Cierta empresa que fabrica piezas de automóviles mejoró la vida útil de su acero para moldes impreso en 3D-de 50.000 a 200.000 veces después de recocerlo. También reducen la deformación en un 90%.
Regulación de la estructura organizacional.
La estructura cristalina en columnas de los materiales impresos provoca anisotropía, lo que hace que el rendimiento sea menos consistente. El enfriamiento y revenido pueden reducir el tamaño del grano y crear una estructura martensítica consistente. Después del templado (enfriamiento en agua a 1050 grados) y del revenido (enfriamiento en aire a 650 grados), la resistencia a la tracción del acero inoxidable 316L pasó de 680 MPa a 920 MPa, y el alargamiento pasó del 40 % al 25 %. Sin embargo, la isotropía mejoró mucho, que es lo que necesitan los componentes estructurales aeroespaciales.
Mejora del rendimiento de la superficie
Las piezas se pueden hacer más resistentes a la corrosión y al desgaste mediante el uso de tratamientos superficiales que incluyen galvanoplastia, revestimiento químico, anodizado y otros. Cierta empresa de ingeniería marítima utiliza la técnica de revestimiento químico de níquel-fósforo para tratar válvulas de acero inoxidable impresas en 3D-. Esto los hace resistentes a la corrosión por niebla salina durante 2000 horas en lugar de solo 240 horas, que es lo que se necesita para las operaciones en aguas profundas-.
3. Mejora de la precisión dimensional: cumplimiento de estándares de montaje precisos
La precisión dimensional de la impresión 3D en metal suele ser de ± 0,1-0,5 mm, lo que dificulta satisfacer las necesidades del ensamblaje de alta-precisión. El posprocesamiento utiliza métodos como el mecanizado y el corte de alambre para que las cosas encajen perfectamente.

Coincidencia del procesamiento de superficies.
Para superficies que necesitan encajar con otras piezas, como agujeros, ejes y planos, se deben utilizar técnicas como fresado y rectificado para obtener las dimensiones de diseño correctas. Cierta empresa aeroespacial emplea un centro de mecanizado de varillaje de cinco-ejes para procesar con precisión brackets de aleación de titanio impresos- en 3D. Esto mantiene la tolerancia dimensional de la superficie de contacto entre ± 0,3 mm y ± 0,02 mm, asegurando que los soportes encajen perfectamente con el sistema del motor.
Hilos de fijación
Los hilos de impresión pueden tener dificultades, como la falta de perfiles de dientes y errores de paso. El fresado o laminado de roscas puede mejorar la precisión de la rosca. Cierta empresa de equipos médicos emplea tecnología de laminación de hilos para trabajar con clavos para huesos de acero inoxidable impresos en 3D. La precisión del hilo está en el nivel de 6 g (estándar ISO) y el rango de fluctuación del torque cuando se combina con placas óseas disminuye de ± 15 % a ± 5 %.
4. Cumpla con los estándares de la industria: obtenga la certificación
En industrias como la sanitaria y la aviación, existen altos estándares de calidad de los componentes. El pos-procesamiento es un paso importante para alcanzar estos estándares.

campo de la salud
La FDA dice que los implantes deben tener una rugosidad superficial de Ra < 0,8 μm y no dejar sustancias peligrosas. Una empresa empleó pulido electrolítico para imprimir en 3D prótesis articulares de aleación de cromo cobalto. Esto hizo que la superficie fuera menos rugosa (Ra0,4 μ m) y eliminó los iones de níquel sobrantes en la superficie. Las prótesis también pasaron pruebas de biocompatibilidad.
industria de la aviación
Los requisitos de la NASA dicen que las piezas estructurales importantes deben durar al menos 10 veces más de lo normal. Una empresa utilizó tecnología compuesta de tratamiento térmico HIP+ para fabricar un disco de turbina de aleación de alta temperatura-impreso en 3D a base de níquel--. El disco duró 1,2 × 10 ⁷ ciclos y pasó las pruebas de aeronavegabilidad.
5. Reducir los costos generales: encontrar el equilibrio adecuado entre rendimiento y costo
El pos-procesamiento agrega más pasos, pero al final, reduce los costos al hacer que las piezas funcionen mejor y reducir la cantidad de desechos.

Reduzca los costos de retrabajo
Después de utilizar la tecnología de impresión 3D y tratamiento térmico, una empresa específica que fabrica moldes para automóviles aumentó la tasa de aprobación de los moldes a la primera-del 60 % al 95 % y redujo el costo de retrabajo debido a la deformación y el agrietamiento en un 70 %.
Alargar la vida del servicio
Un negocio energético particular imprimió en 3D cuerpos de bombas de acero inoxidable mediante un tratamiento de nitruración superficial. Esto los hizo tres veces más resistentes al desgaste, alargó los ciclos de mantenimiento de tres meses a doce meses y redujo los gastos de mantenimiento anual en un 60%.