دھاتی 3D پرنٹ شدہ حصوں کی سطح کی کھردری مختلف عوامل کے لحاظ سے کافی حد تک مختلف ہوتی ہے، اور عام طور پر کچھ مائیکرو میٹر اور کئی دسیوں مائکرو میٹر کے درمیان ہوتی ہے۔ روایتی طور پر مشینی پرزوں کے برعکس، جہاں سطح کی تکمیل زیادہ تر ٹول جیومیٹری اور کٹنگ پیرامیٹرز کا ایک فنکشن ہے، میٹل ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ خود پرنٹنگ کے عمل میں متغیرات کا ایک بہت وسیع مجموعہ متعارف کراتی ہے - پرنٹ کیے جانے والے مواد کی طبعی خصوصیات، اور بعد میں لاگو ہونے والے پوسٹ- پروسیسنگ کے مراحل حتمی سطح کی حالت کا تعین کرنے کے لیے تعامل کرتے ہیں۔ یہ سمجھنا کہ ان میں سے ہر ایک عنصر کس طرح تعاون کرتا ہے اس کی وضاحت کرنے میں مدد کرتا ہے کہ ایک ہی ڈیزائن سے چھپنے والے دو حصے بامعنی طور پر مختلف سطح کے معیار کے ساتھ کیوں ختم ہو سکتے ہیں۔
عمل کی قسم کا اثر
لیزر پاؤڈر بیڈ فیوژن (L-PBF)۔ یہ آج کل استعمال میں زیادہ عام دھاتی 3D پرنٹنگ کے عمل میں سے ایک ہے۔ یہ دھاتی پاؤڈر کو پگھلانے کے لیے ایک اعلی-انرجی لیزر کا استعمال کر کے کام کرتا ہے، جس کے بعد آخری حصے کی شکل میں تہہ بہ تہہ بنایا جاتا ہے۔ مثالی حالات میں، اس عمل سے سطح کی کھردری کو تقریباً Ra 10–30μm تک کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، جب اس عمل کو استعمال کرتے ہوئے نسبتاً آسان ڈھانچے کے ساتھ دھات کے پرزوں کو پرنٹ کرتے ہیں، تو پیرامیٹرز کو بہتر بنانے کے بعد نسبتاً کم کھردری کی سطح حاصل کی جا سکتی ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ لیزر توانائی کافی حد تک مرتکز ہوتی ہے، جس سے پگھلنے والے تالاب کی شکل اور سائز پر قطعی کنٹرول ہوتا ہے۔ اس درستگی کا مطلب یہ ہے کہ پاؤڈر زیادہ گھنے فیوز اور اسٹیک ہوتا ہے کیونکہ یہ مضبوط ہوتا ہے، جو سطح کی کھردری کو کچھ حد تک کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔ لیزر بیم کی مضبوطی سے مرکوز نوعیت کا یہ مطلب بھی ہے کہ اردگرد، غیر پگھلنے والے پاؤڈر میں تھرمل ان پٹ کو کم سے کم کیا جا سکتا ہے، جس سے جزوی طور پر سنٹرڈ پاؤڈر کی مقدار کو کم کیا جا سکتا ہے جو پرنٹ شدہ خصوصیت کے کناروں سے چمٹ جاتا ہے اور مزید سخت تکمیل میں حصہ ڈالتا ہے۔
الیکٹران بیم پگھلنا (EBM)۔ یہ عمل دھاتی پاؤڈر کو اسکین کرنے اور پگھلانے کے لیے الیکٹران بیم کا استعمال کرتا ہے۔ اس عمل کو استعمال کرتے ہوئے طباعت شدہ حصے عام طور پر اسی طرح کی عمومی کھردری کی حد میں آتے ہیں، حالانکہ الیکٹران بیم کی خصوصیات اور اسکیننگ کی حکمت عملی کے لحاظ سے نتائج مختلف ہو سکتے ہیں۔ الیکٹران کی شعاعیں اعلیٰ توانائی رکھتی ہیں اور بہترین فوکس پیش کرتی ہیں، جس سے اعلی-پگھلنے اور حصے کی تشکیل کو ممکن بنایا جاتا ہے۔ ایپلی کیشنز میں جہاں سطح کے معیار کے تقاضے خاص طور پر متقاضی ہوتے ہیں، عمل کے پیرامیٹرز کی ٹھیک-ٹیوننگ کھردری کو Ra 10μm کے قریب یا اس سے بھی کم کر سکتی ہے۔ یہ بات قابل غور ہے کہ EBM عام طور پر ایلیویٹڈ بلڈ-چیمبر کے درجہ حرارت اور ویکیوم حالات میں انجام دیا جاتا ہے، جو لیزر-بیسڈ پروسیسز - کے مقابلے میں پاؤڈر بیڈ کے برتاؤ کو تبدیل کرتا ہے، لیکن اس سے یہ بھی ہو سکتا ہے کہ تعمیر کے دوران زیادہ پاؤڈر کے ذرات ایک ساتھ مل کر روشنی کے ایک حصے کے گرد ہونے کی وجہ سے تھرمل تناؤ کو کم کرتے ہیں۔ EBM سطحیں بعض اوقات L-PBF سطحوں سے قدرے مختلف کھردری کیریکٹر پیش کرتی ہیں یہاں تک کہ جب معمولی کھردری قدریں ملتی جلتی ہوں۔
مادی خصوصیات کا کردار
مختلف دھاتی مواد۔ پگھلنے کا نقطہ، viscosity، اور دیئے گئے مواد کی دیگر جسمانی خصوصیات پرنٹنگ کے عمل کے دوران بہاؤ اور پاؤڈر کے پھیلاؤ کے رویے کو براہ راست متاثر کرتی ہیں، جس کے نتیجے میں سطح کی کھردری کو متاثر ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایلومینیم کے مرکبات - جن میں نسبتاً کم پگھلنے کا مقام اور اچھی بہاؤ کی صلاحیت ہوتی ہے - پرنٹنگ کے دوران خالی جگہوں کو پُر کرتے ہیں اور ہموار سطحیں زیادہ آسانی سے بناتے ہیں، اور ان کی کھردری عام طور پر Ra 15–25μm کی حد تک پہنچ سکتی ہے۔ اس کے برعکس، کچھ دھاتیں زیادہ پگھلنے والے پوائنٹس اور زیادہ واسکاسیٹی کے ساتھ، جیسے کہ بعض اعلی-درجہ حرارت والے سپر ایلوائیز، پرنٹنگ کے عمل کے دوران مثالی طور پر پھیل نہیں سکتے اور فیوز نہیں ہو سکتے، اور ان کا کھردرا پن عام طور پر Ra 20–35μm کی حد میں کچھ زیادہ - چل سکتا ہے۔ یہ فرق عملی طور پر اہم ہے: کسی دیے گئے ایپلیکیشن کے لیے ایلومینیم الائے اور نکل پر مبنی سپر الائے کے درمیان انتخاب کرنے والا پارٹ ڈیزائنر نہ صرف میکانی خصوصیات اور درجہ حرارت کی مزاحمت کا وزن رکھتا ہے، بلکہ کسی بھی پوسٹ پروسیسنگ کو لاگو کرنے سے پہلے ایک مختلف بیس لائن سطح کی تکمیل کو بھی واضح طور پر قبول کرتا ہے۔
مرکب مرکب۔ ایک کھوٹ کے اندر مختلف عناصر کا تناسب سطح کی کھردری کو بھی متاثر کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، آسانی سے آکسائڈائزڈ عناصر کے زیادہ تناسب پر مشتمل مرکبات پرنٹنگ کے عمل کے دوران ہونے والے آکسیڈیشن کی وجہ سے سطح کے معیار کو گرا سکتے ہیں، جس کے نتیجے میں کھردرا پن بڑھ جاتا ہے۔ یہ اثر دھاتی 3D پرنٹنگ کے عمل کے لیے خاص طور پر متعلقہ ہے جو مکمل طور پر غیر فعال یا ویکیوم ماحول میں کام نہیں کرتے ہیں، جہاں ہر پرت کے پگھلنے کے دوران ٹریس آکسیجن کی نمائش کسی تعمیر کے دوران تیار شدہ سطح پر ایک قابل پیمائش اثر میں جمع ہو سکتی ہے جس میں ہزاروں انفرادی پرتیں شامل ہو سکتی ہیں۔
پوسٹ کا کردار-پروسیسنگ کے طریقے
گرمی کا علاج۔ گرمی کا مناسب علاج اندرونی تناؤ کو دور کر سکتا ہے اور کسی حصے کی میٹالرجیکل ساخت کو بہتر بنا سکتا ہے، اس طرح سطح کی کھردری کو کم کر سکتی ہے۔ گرمی کے علاج کے بعد، کسی حصے کی سطح نمایاں طور پر زیادہ یکساں ہو سکتی ہے، کھردرا پن کئی مائیکرو میٹر تک کم ہو جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، تعمیر کے بعد پرنٹ شدہ دھاتی حصے کو اینیل کرنے سے اناج کی ساخت کو بہتر بنانے میں مدد ملتی ہے، جس سے سطح کا مائیکرو اسٹرکچر زیادہ یکساں ہوتا ہے۔ علاج سے پہلے Ra 20μm کے آس پاس سے کھردرا پن کو Ra 15μm کے بعد کم کیا جا سکتا ہے۔ اگرچہ گرمی کا علاج اکثر بنیادی طور پر بقایا تناؤ کو دور کرنے اور میکانکی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے جیسے کہ لچک کو، سطح کی کھردری پر اس کا اثر ایک مفید ثانوی فائدہ ہے - جسے ڈیزائنرز بعض اوقات کسی حصے کی مکمل پوسٹ-پروسیسنگ ترتیب کی منصوبہ بندی کرتے وقت نظر انداز کر دیتے ہیں، حالانکہ یہ نیچے کی طرف درکار مکینیکل فنشنگ کی مقدار کو معنی خیز طور پر کم کر سکتا ہے۔
مکینیکل پروسیسنگ۔ کھردری کو نمایاں طور پر کم کرنا مکینیکل پروسیسنگ طریقوں جیسے سینڈنگ اور پالش کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ سینڈنگ سطح کے پھیلاؤ اور خامیوں کو دور کرتی ہے، مجموعی سطح کی چپٹی کو بہتر بناتی ہے۔ پھر پالش کرنے سے سطح مزید بہتر ہوتی ہے، کھردرا پن صرف چند مائکرو میٹر یا اس سے بھی کم ہو جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، باریک پالش کرنے کے بعد، دھاتی 3D پرنٹ شدہ حصے کا کھردرا پن Ra 5μm سے نیچے تک پہنچ سکتا ہے، جو انتہائی اعلی سطح کی تکمیل کی ضروریات، جیسے آپٹیکل آلات کے اجزاء کے ساتھ ایپلی کیشنز کے مطالبات کو پورا کرتا ہے۔ مواد کو مستحکم کرنے کے لیے اس قسم کی فنشنگ ترتیب - ہیٹ ٹریٹمنٹ، اس کے بعد سطح کی مجموعی خصوصیات کو ہٹانے کے لیے سینڈنگ، اس کے بعد سطح کے حتمی معیار کو حاصل کرنے کے لیے پالش کرنا - اس بات کی عکاسی کرتا ہے کہ دھاتی اضافی مینوفیکچرنگ میں کھردرا پن کو کس طرح ایک قدم کے ذریعے پورا کیا جاتا ہے۔ اس کے بجائے، اس میں عام طور پر تھرمل اور مکینیکل علاج کا ایک تہہ دار امتزاج شامل ہوتا ہے، ہر ایک سطح کی بے قاعدگی کے مختلف پیمانے پر توجہ دیتا ہے، بلک تناؤ سے نجات سے لے کر مائکرون کی سطح کی ہمواری تک۔
یہ سب ایک ساتھ ڈالنا
مجموعی طور پر دیکھا جائے تو، عوامل کی یہ تین قسمیں - پروسیسنگ کی قسم، مواد کی خصوصیات، اور پوسٹ-پروسیسنگ کا طریقہ - آزادانہ طور پر کام کرنے کے بجائے آپس میں تعامل کرتے ہیں۔ L-PBF کے ذریعے کم-viscosity ایلومینیم مرکب سے پرنٹ کیا گیا حصہ اچھی طرح سے-آپٹمائزڈ پیرامیٹرز پہلے سے ہی نسبتاً سازگار ہو سکتا ہے جیسا کہ-بنایا ہوا کھردرا پن، جبکہ وہی ڈیزائن جو اعلی-Viscosity superalloy سے پرنٹ کیا گیا ہے کسی بھی rough post} سے roughprocess شروع کرنے سے پہلے{{9} بیس سے پہلے لاگو اس کا مطلب یہ ہے کہ کسی دیے گئے ایپلیکیشن کے لیے ہدف کی سطح کو حاصل کرنا محض ایک پوسٹ-کام کے فلو کے اختتام پر پروسیسنگ مرحلہ کی وضاحت کرنے کا معاملہ نہیں ہے- اس کے لیے شروع سے ہی عمل اور مواد کے انتخاب پر غور کرنے کی ضرورت ہے، کیونکہ یہ اپ اسٹریم فیصلے عملی منزل اور حد کو متعین کرتے ہیں کہ کون سی پوسٹ -حقیقی طور پر پروسیسنگ حاصل کر سکتی ہے۔ سخت سطح کی تکمیل کے تقاضوں کے ساتھ ایپلی کیشنز کے لیے، یہ سمجھنا کہ یہ متغیرات کس طرح تعامل کرتے ہیں انجینئرز کو شروع سے ہی عمل، مواد اور مکمل کرنے کے طریقہ کار کے صحیح امتزاج کو منتخب کرنے کی اجازت دیتے ہیں، بجائے اس کے کہ وسیع اور مہنگی بہاو پروسیسنگ کے ذریعے سطح کی خراب حالت کی تلافی کرنے کی کوشش کریں۔