I sistemi di post-elaborazione sono indispensabili nella catena di produzione delle strutture reticolari perché correggono i difetti intrinseci creati dal processo di produzione additiva. Una reticolazione grezza, "così come stampata", contiene significativi stress residui e imperfezioni superficiali che compromettono la sua integrità strutturale. Sono necessari il trattamento termico sotto vuoto e la lucidatura chimica per neutralizzare questi problemi, garantendo che il pezzo funzioni in modo affidabile in condizioni reali.
La produzione additiva crea la geometria, ma la post-elaborazione definisce le prestazioni. Senza trattamento termico per alleviare lo stress e lucidatura per levigare le superfici, una struttura reticolare complessa è destinata a fallire prematuramente.
Affrontare l'integrità strutturale interna
Il problema dello stress residuo
Il processo di fabbricazione strato per strato intrinseco alla produzione additiva introduce significative sfide termiche. Man mano che il materiale viene fuso e rapidamente raffreddato, si accumulano stress termici residui all'interno del pezzo.
Il ruolo del trattamento termico sotto vuoto
Questi stress interni possono causare la distorsione o il cedimento inaspettato del pezzo. I forni per il trattamento termico sotto vuoto sono essenziali per eliminare questi stress residui.
Oltre al rilassamento dello stress, questi forni ottimizzano anche la microstruttura metallurgica del materiale. Ciò garantisce che il metallo abbia le corrette proprietà fisiche richieste per la sua applicazione prevista.
Migliorare la qualità superficiale e la durata a fatica
Effetto scalettato e adesione della polvere
Poiché le strutture reticolari vengono stampate in fette discrete, i montanti presentano spesso un effetto "scalettato" piuttosto che una pendenza liscia. Inoltre, particelle di polvere non fuse aderiscono spesso alla complessa maglia della reticolazione.
L'impatto della rugosità superficiale
Queste irregolarità superficiali agiscono come concentratori di stress. Se lasciati non trattati, questi punti ruvidi microscopici diventano i punti di partenza per le cricche, limitando gravemente la durata del pezzo.
Il ruolo della lucidatura chimica
Vengono utilizzati sistemi di lucidatura chimica o elettrolitica per dissolvere queste irregolarità superficiali. Riducendo significativamente la rugosità superficiale dei montanti reticolari, questi bagni rimuovono i siti di innesco delle cricche. Questo processo di levigatura migliora significativamente la durata a fatica della struttura, permettendole di sopravvivere a caricamenti ciclici ripetuti.
I rischi di saltare la post-elaborazione
Instabilità microstrutturale
È fondamentale riconoscere che una struttura reticolare non è "finita" quando esce dalla stampante. Senza trattamento termico sotto vuoto, il materiale rimane in uno stato di stress, portando a un comportamento meccanico imprevedibile.
Durabilità compromessa
Allo stesso modo, trascurare la finitura superficiale è un grave errore. Una reticolazione può apparire dimensionalmente accurata, ma se i montanti rimangono ruvidi, il pezzo probabilmente cederà a fatica. Il compromesso per saltare la lucidatura è una drastica riduzione della durata operativa del componente.
Fare la scelta giusta per il tuo obiettivo
Per garantire che le tue strutture reticolari soddisfino gli standard ingegneristici, devi abbinare la post-elaborazione alla modalità di guasto che stai cercando di prevenire.
- Se il tuo obiettivo principale è la stabilità dimensionale: Dai priorità al trattamento termico sotto vuoto per eliminare gli stress residui che potrebbero causare deformazioni o distorsioni.
- Se il tuo obiettivo principale è la durabilità ciclica: Dai priorità alla lucidatura chimica o elettrolitica per levigare i difetti superficiali e massimizzare la durata a fatica.
La post-elaborazione fa la differenza tra un prototipo che ha un aspetto corretto e un pezzo di produzione che funziona correttamente.
Tabella riassuntiva:
| Metodo di post-elaborazione | Problema principale affrontato | Beneficio chiave |
|---|---|---|
| Trattamento termico sotto vuoto | Stress termico residuo | Ottimizzazione microstrutturale e stabilità dimensionale |
| Lucidatura chimica | Rugosità superficiale e adesione della polvere | Durata a fatica migliorata e rimozione dei siti di innesco delle cricche |
| Lucidatura elettrolitica | Effetti "scalettati" | Superfici dei montanti più lisce e durabilità superiore |
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Riferimenti
- Abas Ahmad, Francesca Campana. Bird’s Eye View on Lattice Structures: Design Issues and Applications for Best Practices in Mechanical Design. DOI: 10.3390/met13101666
Questo articolo si basa anche su informazioni tecniche da Kintek Press Base di Conoscenza .
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