热等静压 (HIP)

1。简介：极限压力下的完美

金属 3D 打印零件在打印后（竣工）几乎总是具有微观的小空腔（孔隙）和巨大的内应力。如果部件打算用于发动机、底盘部件或在高循环负载下使用，则内部的微观孔隙是一个关键的弱点（预定断裂点）。

解决这个问题的方法是热等静压（简称HIP）。如果没有 HIP，航空航天领域增材制造的高性能组件的认证实际上是不可想象的。

2。消除残余孔隙

HIP 工艺的主要目标是消除内部缺陷。激光熔化过程中产生的孔隙、“未熔合”（粘合缺陷）或微小空隙实际上被巨大的等静压挤压在一起。

由于材料非常热，原子扩散并将孔的边缘焊接在一起（扩散焊接）。结果：组件的孔隙率降至极其接近 0%。该组件的密度几乎达到 100%（全密度）。

3。抗疲劳能力大幅提高

HIP 对机械性能的影响是巨大的。

• 疲劳强度：在变化的载荷下（例如在旋转的涡轮机中），微小的孔隙就像楔子一样，其中会出现裂纹。通过使用 HIP 封闭这些孔，部件的循环疲劳强度可增加许多倍。
• 内应力：3D 打印过程中因极端加热和快速冷却而产生的内应力在 HIP 过程中完全降低。
• 结构优化：HIPen 同时起到热处理的作用，稳定并均匀化 3D 打印中创建的细粒晶体结构。

4。挑战：成本和收缩

尽管 HIP 对于航空航天和高端医疗部件来说是不可或缺的，但它也带来了挑战：

• 收缩：由于封闭内部空腔会消耗体积，因此组件在 HIP 过程中收缩最小。在 CAD 设计（测量）中必须提前精确考虑到这种收缩，以获得最终尺寸。
• 成本和时间：HIP 非常昂贵。该过程需要数小时，而高压系统是价值数百万美元的资本货物。对于不太关键的部件（例如没有动态负载的支架），在普通烤箱中进行简单、便宜的去应力退火通常就足够了。

5。结论：高端零部件的必经之路

热等静压将“非常好的”3D 打印零件转变为关键应用中绝对可靠的组件。对于航空航天、医疗技术和赛车领域的增材制造来说，HIP 不是一个可选的附加步骤，而是满足最高认证标准的工艺链不可或缺的一部分。