Finishing processes of additively manufactured metallic parts

ABSTRACT: This review paper highlights some important finishing processes used in fabricating additively manufactured metalic parts, mainly using SLM (selective laser melting). In practice, there are applied hybrid processes which integrate additive and subtractive componential processes (AM + SM type) or additional finishing processes, mainly based on the electrochemical polishing such as ECP (electrochemical cavitation polishing) and PEMEC (electrochemical-mechanical polishing) ones. For conformal cooling (CC) channels AFM (abrasive flow machining) is predominantly recommended. Some conclusions and future trends in the implementation of hybrid processes are outlined.

KEYWORDS: additive machining, conventional finishing, hybrid finishing, surface quality

STRESZCZENIE: W artykule dokonano przeglądu procesów wykańczającego kształtowania złożonych wyrobów metalowych wytwarzanych techniką przyrostową, głównie poprzez selektywne topienie laserowe (SLM). W praktyce stosuje się kombinację kształtowania przyrostowego i ubytkowego (AM + SM) lub dodatkową obróbkę wykańczającą złożonych geometrycznie wyrobów z użyciem procesów konwencjonalnych i hybrydowych w celu uzyskania żądanych jakości powierzchni i właściwości użytkowych, m.in. przetłaczanie ścierne (AFM) do wykańczania powierzchni zewnętrznych oraz polerowanie elektrochemiczne wspomagane ultradźwiękami (ECP) i polerowanie elektrochemiczno-mechaniczne (PEMEC) do wykańczania konforemnych układów chłodzących.

SŁOWA KLUCZOWE: obróbka przyrostowa, obróbka wykańczająca konwencjonalna, obróbka wykańczająca hybrydowa, jakość powierzchni

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

[1] Grzesik W. “Hybrid manufacturing of metallic parts integrated additive and subtractive processes”. Mechanik. 91, 7 (2018): 468–475, https://doi.org/10.17814/mechanik.2018.7.58.

[2] Grzesik W., Ruszaj A. „Hybrydowe metody obróbki materiałów konstrukcyjnych”. Warszawa: PWN (2021).

[3] Han S., Salvatore F., Rech J., Bajolet J. “Abrasive flow machining (AFM) finishing of conformal cooling channels created by selective laser melting (SLM)”. Precision Engineering. 64 (2020): 22–30: https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2020.03.006.

[4] Grzesik W. „Podstawy skrawania materiałów konstrukcyjnych”. Warszawa: PWN (2018).

[5] Wang B., Castellana J., Melkote S.N. “A hybrid post-processing method for improving the surface quality of additively manufactured metal parts”. CIRP Annals – Manufacturing Technology. 70, 1 (2021): 175–178, https://doi.org/10.1016/j.cirp.2021.03.010.

[6] Duval-Chaneac M.S., Han S., Salvatore F., Claudin C., Bajolet J., Rech J. “Experimental study on finishing of internal laser melting (SLM) surface with abrasive flow machining (AFM)”. Precision Engineering. 54 (2018): 1–6, https://doi.org/10.1016/j.precisioneng.2018.03.006.

[7] Rech J., Krzak D., Roy F., Salvatore F., Gidon A., Guerin S. “A new hybrid electrochemical-mechanical process (PEMEC) for polishing complex and rough parts”. CIRP Annals – Manufacturing Technology. 71, 1 (2022): 173–176, https://doi.org/10.1016/j.cirp.2022.03.011.

[8] Grzesik W. „Wpływ chropowatości powierzchni na trwałość zmęczeniową elementów maszyn – postęp w dziedzinie badań i symulacji”. Mechanik. 5–6 (2019): 307–313, https://doi.org/10.17814/mechanik.2019.5-6.39.

[9] “Conformal cooling: How AM is increasing efficiency and quality in the injection moulding industry”. Metal AM, https://www.metal-am.com/articles/how-3d-printing-is-increasing-efficiency-and-quality-in-the-injection-moulding-industry/

[10] “How to minimize injection molding cycle times and boost part quality with 3D Systems’ conformal cooling solution”, www. 3dsystems.com.

[11] Feng S., Kamat A.M., Pei Y. “Design and fabrication of conformal cooling channels in molds: review and progress updates”. International Journal of Heat and Mass Transfer. 171 (2021): 121082, https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121082.

[12] Tan Ch., Wang D., Ma W., Chen Y., Yang Y., Zhou K. “Design and additive manufacturing of novel conformal cooling systems”. Materials and Design. 196 (2020): 109147, https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109147.

[13] Fu Y., Gao H., Yan Q., Wang X., Wang Xu. “An efficient approach to improving the finishing properties of abrasive flow machining with the analyses of initial surface texture of workpiece”. International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 107 (2020): 2417–2432, https://doi.org/10.1007/s00170-020-05173-5.

DOI: https://doi.org/10.17814/mechanik.2022.10.18

 

* Artykuł recenzowany