Lämpökäsittely on tärkeä osa metallin 3D-tulostusta

Metallin 3D-tulostus ei pääty siihen, kun kappale otetaan ulos koneesta. Tulostuksen jälkeen kappale käy läpi jälkikäsittelyvaiheita, joista yksi tärkeimmistä on lämpökäsittely. Sen avulla varmistetaan, että kappaleella on käyttökohteeseen sopivat ominaisuudet ja että lopputulos on mahdollisimman luotettava.

Metallia tulostettaessa materiaali altistuu nopeille kuumenemis- ja jäähtymisvaiheille. Tämä synnyttää kappaleeseen sisäisiä jännityksiä ja vaikuttaa samalla sen rakenteeseen sekä mekaanisiin ominaisuuksiin. Lämpökäsittelyn tehtävänä on hallita näitä vaikutuksia ja auttaa saavuttamaan materiaalilta vaaditut ominaisuudet.

Miksi 3D-tulostetun metalliosan jälkikäsittely on tärkeää? Siihen pureudumme tässä artikkelissa.

Yleisellä tasolla lämpökäsittelyllä on metallin 3D-tulostuksessa kolme keskeistä tarkoitusta.

Sisäisten jännitysten vähentäminen

Tulostusprosessissa kappaleeseen syntyy jäännösjännityksiä, kun materiaali rakentuu kerros kerrokselta korkeiden lämpötilaerojen vaikutuksesta. Jos näitä jännityksiä ei hallita, ne voivat vaikuttaa kappaleen mittapysyvyyteen, jatkokäsittelyyn ja lopulliseen toimintaan.

Lämpökäsittelyn avulla sisäisiä jännityksiä voidaan vähentää, jolloin kappale käyttäytyy ennakoitavammin sekä myöhemmissä työvaiheissa että lopullisessa käytössä.

Oikeiden materiaaliominaisuuksien saavuttaminen

Eri metallit vaativat erilaisia lämpökäsittelyjä riippuen siitä, mihin käyttöön kappale on tarkoitettu. Lämpökäsittelyllä voidaan vaikuttaa esimerkiksi lujuuteen, kovuuteen, sitkeyteen, muovautuvuuteen ja kestävyyteen.

Useiden 3D-tulostuksessa käytettyjen metallimateriaalien kohdalla materiaalivalmistajan ilmoittamat ominaisuudet saavutetaan vasta tarkoituksenmukaisen jälkikäsittelyn avulla. Tämä on merkittävä tieto 3D-tulostetun osan tilaajalle, sillä aina jälkikäsittely ei kuulu 3D-tulostuksen hintaan. Koska suunnittelutyö tehdään materiaalivalmistajan ilmoittamien ominaisuuksien pohjalta, on kriittisen tärkeää suorittaa oikea jälkikäsittely. Meillä Materflowlla huolehdimme aina, että metallitulosteille tehdään oikeat jälkikäsittelyt.

Sopiva käsittely riippuu aina materiaalista ja käyttökohteen vaatimuksista. Joillekin materiaaleille riittää jännitystenpoisto, kun taas toiset vaativat esimerkiksi hehkutusta, erkautuskarkaisua tai muita lämpökäsittelyvaiheita haluttujen ominaisuuksien saavuttamiseksi.

Parempi pohja jatkokäsittelylle ja käytölle

Lämpökäsittely ei vaikuta vain materiaalin ominaisuuksiin, vaan myös siihen, miten kappale käyttäytyy seuraavissa valmistusvaiheissa. Oikein lämpökäsitelty kappale on yleensä vakaampi koneistuksessa, viimeistelyssä ja tarkastuksessa. Samalla voidaan varmistaa paremmin, että lopullinen osa täyttää sille asetetut toiminnalliset vaatimukset.

Lämpökäsittely ei siis ole vain tekninen lisävaihe, vaan olennainen osa sitä, että kappaleesta saadaan käyttökohteeseensa sopiva ja laadukas lopputuote.

Miksi materiaalikohtainen tieto on tärkeää

Vaikka lämpökäsittely on tärkeä osa metallin 3D-tulostusta yleisesti, oikea käsittelytapa vaihtelee materiaalin mukaan. Alumiinit, ruostumattomat teräkset, työkaluteräkset, kobolttikromi ja muut metallit käyttäytyvät eri tavoin ja niillä on erilaiset käyttökohteet.

Siksi lämpökäsittelyä kannattaa tarkastella aina myös materiaalikohtaisesti. Kunkin materiaalin omalta sivulta löydät tarkempaa tietoa kyseisen metallin jälkikäsittelystä, lämpökäsittelystä ja saavutettavista ominaisuuksista.

Lopputulos ratkaistaan jo suunnitteluvaiheessa

Paras lopputulos saavutetaan silloin, kun jälkikäsittely huomioidaan jo osaa suunniteltaessa. Geometria, tukirakenteet, toleranssit ja pinnanlaatuvaatimukset vaikuttavat kaikki siihen, kuinka tehokkaasti kappale voidaan käsitellä tulostuksen jälkeen.

Metallitulosteiden suunnitteluohjeesta löydät ohjeita siihen, miten kappale kannattaa suunnitella niin, että tukirakenteiden määrä pysyy mahdollisimman vähäisenä ja jälkikäsittely on sujuvampaa.