Millised on metalli 3D-printimisel pulbri mittetäieliku eemaldamise riskid?

一, protsessiviga: pulbrijäägid muudavad prinditud osade kvaliteedi ettearvamatuks.
1. Liiga palju karedust pinnal ja probleeme struktuuriga
Metallist 3D-printimine ehitab asju üles sulatades metallipulbrit ühe kihi haaval. Kui pulbrijääke ei puhastata täielikult, on prinditud toote pinnal konarusi või auke. Näiteks lennukimootoritele labade printimisel võib ülejäänud titaanisulamist pulber muuta pinna karedamaks, kui see peaks olema, mis võib kahjustada lennuki jõudlust. Pulbrijääk võib piirata laserskaneerimise teed, mis võib põhjustada sulandumise puudumise tõrkeid. Need vead muudavad osad palju nõrgemaks ja tõenäolisemalt purunevad.


2. "Puulderluku tsoon", mis asub keeruliste konstruktsioonide sees
Pulbrijääkide probleem on kõige märgatavam keerukates sektsioonides, millel on jahutuskanalid, kärgstruktuuri vahekihid või rõngakujulised voolukanalid. Näiteks mõne vedela hapniku/petrooleumi mootori sissepritsepeas on sadu auke, mis on jaotatud. Kui inimesed hakkasid esimest korda kasutama regulaarset õhuvoolu- ja vibratsioonipuhastust, oli pulbri jääkmäär koguni 8%. Need ülejäänud pulbrid võivad temperatuuri muutudes oksüdeeruda ja kasvada, mis võib blokeerida jahutuskanalid ja põhjustada jahutushäireid mootori põlemiskatse ajal. Mõnel juhul võivad need põhjustada isegi struktuurikatastroofe.

3. Ohutusohud, mis on seotud poorse struktuuriga implantaatidega
Meditsiinis on pulbrijääkide probleem 3D-prinditud poorsetes ortopeedilistes implantaatides (nagu intervertebral fusion seadmed ja acetabular cups) otseselt seotud patsientide ohutusega. Kui metallipulbrit ei eemaldata täielikult, võivad osakesed pärast implantaadi kehasse paigaldamist hõõrdumise või vedeliku erosiooni tõttu lahti tulla. See võib põhjustada põletikku või metalliioonide ladestumist, mis võib põhjustada implantaadi lõdvenemise või ebaõnnestumise.

2, seadmete ohutus: pulbri jäägid võivad põhjustada tulekahjusid, plahvatusi ja probleeme seadmetega
1. Põlev- ja plahvatusohtlik metallitolm võib põhjustada plahvatusi.
Metallist 3D-printimisel kasutatakse pulbreid nagu titaan, alumiinium, magneesium ja muud, mis on väga plahvatusohtlikud. Mida väiksemad on osakesed (tavaliselt 15–100 mikronit), seda suurem on nende plahvatuse tõenäosus. Näiteks alumiiniumipulbri alumine plahvatuspiir õhus on vaid 40 g/m³. Kui pulbri jääk koguneb seadme sisse ja puutub kokku staatilise elektri, sädemete või kuumade pindadega, võib see tekitada tolmuplahvatusi, mis kahjustavad seadet või isegi inimesi.

2. Probleemid lasersüsteemi ja liikuvate osadega
Pulbrijäägid võivad katta laserit skaneeriva läätse või ummistada pulbrit toitavat otsikut, mis võib muuta laserenergia nõrgemaks või peatada pulbri kohaletoimetamise. Samuti võib liikuvatesse elementidesse, nagu trükiplatvormi siinidesse ja pöörlevatesse võllidesse sattunud pulber kiirendada kulumist, mis võib põhjustada seadmete kinnikiilumist või muuta need ebatäpsemaks. Pulbrijääkide tõttu oli ühel kindlal ettevõttel palju laseri rikkeid ning hoolduse maksumus ulatus koguni 30% seadmete alghinnast.

3. Inertgaasi kaitsesüsteem ei töötanud.
Metallist 3D-printimine peab toimuma argooni või lämmastiku keskkonnas, et vältida oksüdatsiooni; sellegipoolest võivad pulbrijäägid takistada gaasi tsirkulatsioonitorustikku, vähendada kaitsva gaasi voolukiirust ja tõsta kohaliku hapniku kontsentratsiooni üle vastuvõetava taseme. See mitte ainult ei muuda prinditud materjalid halvemaks, vaid võib põhjustada ka metallipulbri süttimist.

3, toote jõudlus: pulbri jääk muudab põhilised funktsionaalsed näitajad nõrgemaks.
1. Madalamad mehaanilised omadused
Ülejäänud pulber võib muuta prinditud objektide tihedust, luues alasid, kus pinge koguneb. Näiteks ülitugevast terasest valmistatud konstruktsioonide printimisel võivad pulbrijäägid vähendada voolavuspiiri 15–20%. See ei ole piisavalt hea lennunduse jaoks, millel on väga ranged materjalikvaliteedi standardid.

2. Ei suuda kuumust hästi taluda
Pulbrijäägid võivad ummistada mikrokanalid või soojuse hajumise ribid elektroonikaseadmetes või mootoriosades, mis peavad kuumusest kiiresti vabanema. See võib oluliselt vähendada soojusjuhtivuse efektiivsust. Uuring näitas, et iga 1% pulbri jäägisisalduse suurenemise korral võib soojuse hajumise jõudlus langeda 5% kuni 8%.

3. Tihendus- ja korrosioonikindluse kahjustused
Pulbrijäägid võivad kahjustada keemiaseadmetes või laevaehituses kasutatavate osade pinna tihedust ja hõlbustada söövitavate materjalide sissepääsu. Näiteks kui roostevabast terasest osadel on pulbrijääke, mis sisaldab kloriidi, võib see esile kutsuda punktkorrosiooni või pingekorrosiooni pragunemise.

4. Töötajate tervis: pikaajaline kokkupuude metallitolmuga on pikaajaline-risk.
1. Kopsude kahjustus
Kui metallipulbri osakesed on väiksemad kui 10 mikronit, võivad need sattuda sügavale kopsudesse ja settida alveoolidesse, mis võib põhjustada pneumokonioosi, bronhiiti või kopsufibroosi. Näiteks võib titaanisulami pulbri pikaajaline hingamine põhjustada titaani ladestumist kopsudesse, mis väljendub köha ja õhupuudusena.

2. Naha ja silmade ärritus
Kui pulbrijäägid puutuvad kokku määrdunud tööriiete või seadmete pindadega, võib see põhjustada töötajate naha mehaanilist ärritust või keemilisi põletusi. Samuti võib silma sattunud pulber kahjustada sarvkesta või põhjustada konjunktiviiti.

3. Raskmetallide mürgituse võimalus
Mõned metallipulbrid, nagu koobalt ja nikkel, on elusolenditele ohtlikud ning pikaajaline nende läheduses viibimine võib põhjustada ajukahjustusi, neerupuudulikkust või vähki. Koobalti{1}}põhise sulamipulbri koobaltioonid võivad imenduda läbi naha või hingamisteede, mille tulemuseks on "kõvasulami haigus".

5, Lahendus: süstemaatiline lähenemine täiustamisele, alates disaini optimeerimisest kuni uute toimimisviiside väljamõtlemiseni.
1. Disaini faas: "puhastatavuse" idee kasutamine
Pulbrijääkide riski saate vähendada osade geomeetrilise struktuuri parandamisega (näiteks lisades väljalaskeavasid ja minimeerides surnud nurki) või kasutades topoloogia optimeerimise disaini. Näiteks lennundusettevõtted on jahutuskanali väljalaskeava nurka muutes vähendanud pulbri jääkide määra 8%-lt alla 1%-le.

2. Trükiprotsess: inertse tolmu kogumine ja selle filtreerimine mitmes etapis
isesüttimise ohu vähendamiseks kasutage tööstuslikke õhupuhastiid, millel on märg-eeleraldussüsteem-, mis imavad inertsete vedelikega tolmu. Samaaegselt kasutatakse modulaarset mitmeastmelist-tolmueemaldussüsteemi, näiteks püsivat filtri-PPS-süsteemi, et filterelement kestaks kauem ja toimiks paremini filtreerimisel.

3. Pärast töötlemist: automaatne pulbripuhastus ja aruandlus tuvastamise kohta
Kasutage automaatseid tehnoloogiaid, nagu kahesuunaline inertgaasi löök ja ultraheli vibratsiooniga puhastamine, koos CT-skaneerimisega või röntgentuvastusega, et luua suletud ahelaga süsteem "pulberpuhastuse tuvastamise tagasiside jaoks". Näiteks kasutas meditsiiniettevõte CT tuvastamise tagasisidesüsteemi, et hoida implantaadi pulbri jääkmäär alla 0,1%.

4. Ohutuseeskirjad: muutke kaitse ja hädaolukordade juhtimine tugevamaks
Operaatorid peavad kandma N95 või kõrgemaid maske, laserikindlaid-prille ja tulekindlaid{2}}rõivaid. Samuti peavad nad läbima korrapärase ohutuskoolituse. Töökohal peavad olema D-klassi metallist tulekustutid, plahvatuskindlad{5}tolmuimejad ja gaasilekke alarmid. Samuti tuleb ette valmistada, mida teha tulekahju või plahvatuse korral.