هل ستؤدي معالجة ما بعد الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد إلى تغيير أداء الأجزاء؟

1. المعالجة الحرارية: "محرك الأداء" للتحكم في البنية المجهرية
تؤدي عملية التسخين والتبريد السريعة التي تحدث أثناء عملية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد إلى إنشاء هياكل غير متوازنة- داخل المادة، مثل البلورات العمودية الخشنة وبقايا الأوستينيت. يمكن أن يؤدي ذلك إلى جعل الأجزاء أضعف وأقل قوة وأقل مقاومة للتعب. من خلال إدارة درجة حرارة التسخين ووقت الاحتفاظ ومعدل التبريد بعناية، يمكن للمعالجة الحرارية تحسين الأداء بالطرق التالية:

تخفيف التوتر المتبقي
عندما تنكمش المادة بشكل غير متساو أثناء الطباعة، يمكن أن يسبب ذلك ضغوطًا متبقية داخل المكون تصل إلى 50% إلى 70% من قوة إنتاج المادة. قد يؤدي ذلك إلى انحناء الجزء وتحطمه. يمكن أن يؤدي علاج التلدين، الذي يتضمن حفظ المادة عند درجة حرارة 500-700 درجة لمدة 2-4 ساعات ثم تركها تبرد ببطء، إلى تقليل الضغط المتبقي بنسبة تزيد عن 80%. استخدمت إحدى شركات تصنيع قوالب السيارات معالجة التلدين على قالب الفولاذ المطبوع ثلاثي الأبعاد، مما أدى إلى إطالة عمر القالب من 50000 إلى 200000 مرة وخفض كمية التشوه بنسبة 90%.
جعل التنظيم أكثر اتساقا وصقل الحبوب
يمكن لعملية التبريد والتلطيف أن تكسر البلورات العمودية الخشنة وتشكل بنية مارتنسيتية موحدة. بعد التبريد (التبريد في الماء عند 1050 درجة) والتلطيف (التبريد في الهواء عند 650 درجة)، ارتفعت قوة الشد للفولاذ المقاوم للصدأ 316L من 680MPa إلى 920MPa، وانخفضت الاستطالة من 40% إلى 25%. ومع ذلك، فإن الخواص أصبحت أفضل كثيرًا، وهو ما تحتاجه الأجزاء الهيكلية للطيران.
اجعلها أكثر كثافة
تستخدم تقنية الضغط المتوازن الساخن (HIP) درجة حرارة عالية وضغطًا عاليًا (1000-1200 درجة، 100-200 ميجاباسكال) لتغيير شكل المواد وإغلاق مسامها الداخلية. استخدمت إحدى شركات الأجهزة الطبية معالجة الورك لطباعة الأطراف الاصطناعية لمفاصل الورك المصنوعة من سبائك التيتانيوم ثلاثية الأبعاد. هذا جعل الكثافة ترتفع من 98% إلى أكثر من 99.9% وعمر الكلال يرتفع من 10 مرات إلى 10 مرات، وهو ما يتوافق مع المعايير الدولية.
2. المعالجة السطحية: القفز من "الإصلاح الوظيفي" إلى "تحسين الأداء"
غالبًا ما تحتوي الأجزاء المصنوعة باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد على المعدن على خطوط طبقات ونتوءات وشقوق صغيرة على أسطحها. وهذا لا يجعلها تبدو سيئة فحسب، بل يجعلها أيضًا أقل مقاومة للتآكل والتآكل. من خلال الوسائل الفيزيائية أو الكيميائية أو الميكانيكية، يمكن لمعالجة الأسطح تحسين الأداء بالطرق التالية:

تحسين مقاومة التآكل
يمكن أن توفر الأنودة والطلاء الكيميائي والطلاء الكهربائي طبقة واقية سميكة على سطح العناصر. على سبيل المثال، تُنتج سبائك الألومنيوم المؤكسدة طبقة من أكسيد الألومنيوم بسمك 10-20 ميكرومتر على السطح. وهذا يجعل السبيكة أكثر مقاومة للتآكل بسبب رش الملح، وتتراوح من 240 ساعة إلى 2000 ساعة، وهو ما تحتاجه الهندسة البحرية.
مقاومة أفضل للارتداء
يمكن لطلاء الكروم الصلب الكيميائي أن يضع طبقة من الكروم على سطح الأجزاء التي يصل سمكها إلى 50 ميكرومتر ولها صلابة HV1000 أو أعلى. نجحت شركة معينة في مجال الطاقة في زيادة مقاومة التآكل لأجسام-المضخات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ المطبوعة ثلاثية الأبعاد بمقدار ثلاثة أضعاف، كما قامت بإطالة دورة الصيانة من ثلاثة أشهر إلى اثني عشر شهرًا بعد نشر هذه التقنية عليها.
تحسين نوعية السطح
يمكنك التخلص من البقع الخشنة على السطح عن طريق السفع الرملي أو التلميع أو الطحن. تستخدم إحدى شركات الطيران مركزًا لتصنيع الوصلات بخمسة-محاور لمعالجة دعامات سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد بدقة. وهذا يحافظ على التسامح الأبعاد لسطح التزاوج بين ± 0.3 مم و± 0.02 مم ويقلل خشونة السطح من Ra10 μm إلى Ra0.8 μm، وهو ما هو مطلوب للتجميع الدقيق.
3 المعالجة اللاحقة المركبة-: خطوة كبيرة للأمام في الأداء بفضل استخدام العديد من التقنيات معًا
بشكل عام، لا تتوافق تقنية معالجة المنشورات الفردية-مع الاحتياجات الصارمة للتصنيع-المتطور. من ناحية أخرى، تعمل العمليات المركبة على مضاعفة الأداء من خلال تكديس التقنيات.

الورك والمعالجة الحرارية
تستخدم إحدى شركات محركات الطيران عملية "HIP+التليين" المركبة لتصنيع أقراص توربينية من سبائك النيكل ذات درجة حرارة عالية-معتمدة على الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذه العملية تجعل الأقراص كثيفة بنسبة 99.95%، وتزيد من قوة الشد إلى 1200MPa، وتزيل إجهاد المعالجة، وتحسن ثبات الأبعاد بنسبة 50%.
طلاء وتغيير السطح
باستخدام تقنية "الكسوة بالليزر + طلاء السيراميك"، عملت شركة معينة لقطع غيار السيارات على مكابس مصنوعة من سبائك الألومنيوم مطبوعة ثلاثية الأبعاد. وقد أدى هذا إلى جعل السطح أكثر صلابة (إلى HV800) وتحسين قدرة المكابس على تحمل درجات الحرارة العالية بمقدار 200 درجة، وهو ما تحتاجه المحركات.
التصنيع الإضافي والمعالجة الطرحية
تستخدم إحدى شركات الأجهزة الطبية مزيجًا من "الطباعة ثلاثية الأبعاد والتصنيع الدقيق باستخدام الحاسب الآلي" لتصنيع منتجاتها. أولاً، تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على إنشاء هياكل معقدة بسرعة. بعد ذلك، يحقق مركز التصنيع ذو الخمسة -} دقة سطحية تبلغ Ra0.4 μm، مما يقلل من نطاق تقلب عزم الدوران لزرع مسمار العظم ولوحة العظم من ± 15% إلى ± 5%.
4. قواعد ومعايير الصناعة: "قياس" الجودة بعد المعالجة
إن توحيد معايير ما بعد المعالجة-كان أهم شيء يجب القيام به للتأكد من أن تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تعمل بشكل جيد. المعايير الوطنية الثلاثة التي دخلت حيز التنفيذ في سبتمبر 2025، مثل "طرق القياس والتوصيف للهيكل السطحي لأجزاء تشكيل ذوبان طبقة المسحوق المعدني في التصنيع الإضافي"، تحدد أرقامًا محددة لعوامل مهمة مثل خشونة السطح والمسامية. وقد دفع هذا الشركات إلى الانتقال من إدارة ما بعد المعالجة-"المعتمدة على الخبرة" إلى إدارة ما بعد المعالجة-المعتمدة على البيانات. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات بإعداد نظام كشف عبر الإنترنت لمراقبة خشونة السطح مباشرة بعد السفع الرملي، مما أدى إلى رفع معدل تأهيل المنتج من 85% إلى 98%.