予備研磨は、3Dプリントの粗さと成形に必要な精度との間のギャップを埋める、重要な修正ステップとして機能します。レーザー粉末床溶融積層造形（LPBF）部品に高精度サンドペーパーを使用することで、固有の製造アーティファクト、特に階段状の段差効果と付着した未溶融粉末を機械的に除去し、欠陥のない表面を作成します。
コアインサイト：熱可塑性成形（TPF）の忠実度は、初期インターフェースの品質によって厳密に制限されます。予備研磨は物理的な障壁を取り除き、ジルコニウム系バルク金属ガラスが金型の微細なテクスチャを高精度かつ均一に模倣できるようにします。
印刷直後の部品の限界に対処する
LPBFプロセスの生の出力は、印刷直後に高精度成形に適していることはめったにありません。
「階段状の段差」効果の除去
積層造形は部品を層ごとに構築するため、曲線または角度の付いた表面に微細な階段状の地形が生じます。
高精度サンドペーパーは、これらの尾根を効果的に平坦化します。これにより、プリンターの解像度の限界ではなく、意図された設計に一致するようにジオメトリが平坦化されます。
付着した未溶融粉末の除去
印刷プロセス中、緩い粉末粒子は、完全に溶融することなく部品の表面に頻繁に付着します。
研磨は、これらの緩く結合した粒子を剥ぎ取ります。これらが残ったままだと、成形プロセス中の接触領域に干渉する表面ノイズが発生します。
熱可塑性成形（TPF）の最適化
欠陥が除去されると、成形プロセスの物理学は大きく変化します。
より滑らかな初期インターフェースの作成
TPFは、金型と材料との密接な接触に依存します。
予備研磨により、初期接触インターフェースが滑らかで均一であることが保証されます。これにより、熱サイクル中の接着または成形に利用できる表面積が最大化されます。
テクスチャミラーリングの強化
最終的な目標は、金型の微細なテクスチャをジルコニウム系バルク金属ガラス（BMG）に転写することです。
表面にアーティファクトがないため、BMGは金型の特徴に障害なく流れ込むことができます。これにより、金型のテクスチャが表面全体に正確にミラーリングされた最終部品が得られます。
表面処理の無視によるリスク
手動研磨ステップを追加すると生産時間は増加しますが、それを回避すると重大な品質問題が発生します。
複製精度の低下
基材が研磨されていない場合、TPFプロセスは実質的にプリントの欠陥を「コピー」します。
階段状のパターンは、微細な金型テクスチャが正しく転写されるのを妨げます。最終的なBMG部品は、意図された金型設計のテクスチャと元の印刷エラーが重なったハイブリッドテクスチャを示します。
一貫性のない表面均一性
未溶融粉末は、表面にランダムな突起を作成します。
これらの不規則性は、成形中の圧力分布の不均一を引き起こします。その結果、最終的なテクスチャは連続的ではなく、まだらまたは歪んで見えます。
目標に合わせた適切な選択
LPBF部品をTPFの準備を整えるためには、最終的なジルコニウム系BMGコンポーネントに対する特定の要件を検討してください。
- 表面忠実度が主な焦点の場合：階段状の段差をすべて除去するために予備研磨を行い、BMGが干渉なしに金型のテクスチャをミラーリングするようにする必要があります。
- 寸法の一貫性が主な焦点の場合：高精度サンドペーパーを使用して付着した粉末を除去し、ランダムな表面の不規則性が最終的な形状を歪めるのを防ぎます。
準備は単なる装飾ではなく、正確な熱可塑性成形のための機能的な前提条件です。
概要表：
| ステップタイプ | 物理的補正 | 機能的利点 |
|---|---|---|
| レベリング | 「階段状の段差」尾根を除去 | 意図された設計CADにジオメトリを整合 |
| ストリッピング | 未溶融の付着粉末をクリア | 表面ノイズと接触干渉を防ぐ |
| スムージング | 均一な初期インターフェースを作成 | 熱接着のための接触面積を最大化 |
| ミラーリング | BMGフローの障害物を除去 | 金型テクスチャの正確な複製を保証 |
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参考文献
- Maximilian Frey, Ralf Busch. Thermoplastic forming of additively manufactured Zr-based bulk metallic glass: A processing route for surface finishing of complex structures. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.109368
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Press ナレッジベース .
