¿Qué piezas suelen requerir mecanizado secundario?

一, Necesidades de mecanizado secundario que provienen de funciones centrales.
1. La superficie de sellado y la superficie de contacto
Superficie de sellado: la superficie de sellado debe poder manejar fluidos de alta-presión (como aceite y gas hidráulicos) en lugares como cuerpos de válvulas hidráulicas y cámaras de combustión de turbinas de gas. Para detener las fugas, la rugosidad de la superficie debe mantenerse por debajo de Ra0,4 μm. Por ejemplo, la superficie de sellado del cuerpo de válvula de aleación de titanio impreso en 3D-de la bomba de combustible de un motor de avión necesita un corte CNC para eliminar las partículas de polvo no derretidas y que encaje bien con el anillo de sellado de goma.
Para obtener una precisión de nivel IT5-IT6, es necesario rectificar o pulir las superficies coincidentes, como las superficies de engrane de engranajes, los orificios de montaje de rodamientos, etc. Después de imprimir en 3D un determinado tipo de engranaje planetario reductor, la rugosidad de la superficie del diente pasa de Ra6,3 μm a Ra0,8 μm, y el ruido se reduce en 15 dB gracias al intenso torneado y rectificado.
2. Sistema de hilos y agujeros.
Hilo: Los hilos impresos en 3D a menudo tienen perfiles de dientes incompletos debido a la adhesión del polvo, por lo que es necesario golpearlos o enrollarlos. Por ejemplo, después de la impresión 3D, las roscas de los tornillos óseos de los implantes médicos deben fijarse con un grifo para asegurarse de que encajen perfectamente con el tejido óseo.
Sistema de orificios: Para garantizar que los orificios profundos y los que se cruzan entre sí sean coaxiales, es necesario perforarlos y escariarlos. Por ejemplo, los orificios de refrigeración del disco de turbina de un motor de aviación se controlan dentro de ± 0,02 mm de la desviación de apertura mediante una combinación de tecnologías de impresión 3D y mecanizado por descarga eléctrica (EDM).
3. Canales de luz y fluidos
Pulir superficies ópticas como reflectores láser y ventanas infrarrojas hasta una precisión superficial de λ/10 (longitud de onda de 632,8 nm) requiere ultra-precisión. Por ejemplo, cierto tipo de soporte óptico satelital se fabrica imprimiéndolo en 3D y luego usando pulido magnetorreológico para eliminar las ondulaciones de la superficie para que satisfaga las necesidades de los sistemas ópticos espaciales.
Se necesita pulido electroquímico (ECP) para eliminar las rebabas en las paredes interiores de los intercambiadores de calor de microcanales, las boquillas de combustible y otros canales de fluidos. Esto hace que el flujo sea menos resistente. La boquilla de combustible del motor LEAP de GE Aviation, por ejemplo, incluye una ruta de flujo interna impresa en 3D-que ha sido tratada con ECP. Esto ha hecho que el tamaño de las partículas de atomización del combustible sea un 30% más pequeño y la eficiencia de la combustión un 5% mayor.
2, La necesidad de seguir mecanizando debido a las limitaciones del proceso
1. La rugosidad de la superficie es mayor de lo normal.
Lugares comunes: la superficie de contacto de la estructura de soporte, la superficie sobresaliente y un gran plano. La superficie de contacto de la estructura de soporte de una copa acetabular de aleación de titanio impresa en 3D-tiene una rugosidad de Ra12 μm porque el polvo se adhiere a ella. Para reducir el desgaste del tejido óseo, es necesario lijarlo con una cinta abrasiva hasta Ra1,6 μm.
Soporte de datos: el proceso SLM imprime aleación Inconel 718 con una rugosidad de Ra8–15 μ m en la superficie. Después del fresado, esta rugosidad se reduce a Ra0,8–1,6 μ m y la vida a la fatiga se prolonga tres veces.
2. No hay suficiente precisión dimensional
Las medidas importantes incluyen la apertura, el ancho de la ranura, la diferencia de altura del escalón, etc. Por ejemplo, cierto tipo de ranura de espiga de pala de turbina tiene una tolerancia de ancho de ± 0,05 mm, pero después de la impresión 3D, la variación es de ± 0,2 mm, que debe solucionarse mediante corte de alambre (WEDM).
En el caso de las paletas guía de la turbina de gas de Siemens Energy, se utiliza impresión 3D y tecnología de fresado de enlace de cinco-ejes para mantener la desviación del espesor de la forma de la pala por debajo de ± 0,05 mm, lo que mejora la eficiencia del flujo de aire en un 2 %.
3. Arreglar defectos en el interior.
Existen diferentes tipos de defectos, como porosidad, falta de fusión, grietas, etc. Por ejemplo, si un examen de rayos X-muestra fallas que son peores de lo normal en partes importantes-que soportan cargas de estructuras de aviación, es necesario repararlas mediante perforación, soldadura y mecanizado. Después de eliminar las fallas mediante fresado local, la sección impresa en 3D del cilindro exterior del tren de aterrizaje de un determinado tipo de avión se fija mediante soldadura por haz de electrones. Luego, el tratamiento térmico elimina cualquier estrés residual.
3, Ejemplos de cómo se utiliza la industria y cómo se utiliza en la vida real.
1. El ámbito aeroespacial
Partes del motor: Rolls Royce UltraFan ® El marco del ventilador del motor está hecho de una aleación de titanio impresa en 3D-y tiene orificios de instalación que deben perforarse para asegurarse de que estén alineados con los cojinetes. Esto reduce los valores de vibración en un 40%.
Componentes estructurales de satélites: piezas de aleación de aluminio impresas en 3D-de un determinado tipo de soporte de satélite. Los residuos de soporte se eliminaron mediante mecanizado CNC, lo que hizo que las piezas fueran un 15 % más ligeras y al mismo tiempo cumplieran con los estándares de sellado al vacío de grado espacial-.
2. Implantes para uso médico
Articulación personalizada: para obtener una suavidad de Ra0,2 μm en la superficie del cóndilo femoral del implante de articulación de rodilla impreso en 3D de Johnson & Johnson DePuy Synthes, la superficie debe rectificarse con extrema precisión. Esto hace que el cemento óseo se desgaste menos rápidamente.
Implantes dentales: los implantes de aleación de titanio impresos en 3D-de Nobel Biocare necesitan un microfresado para eliminar el polvo que se adhiere a la raíz de los hilos. Esto los hace un 25% más estables al principio.
3. Herramientas para la energía
Válvulas de energía nuclear: las válvulas de aleación a base de níquel-fabricadas por la Corporación Nuclear Nacional de China necesitan un revestimiento y rectificado láser para evitar fugas a una temperatura alta de 650 grados. Duran el doble que los castings normales.
Placa bipolar de pila de combustible: La placa bipolar de acero inoxidable impresa en 3D-para la pila de combustible del Toyota Mirai necesita grabado químico y pulido del canal de flujo para reducir la resistencia de contacto de 10 m Ω· cm ² a 1 m Ω· cm ². Esto hace que el sistema sea un 8% más eficiente.