Kas metallist 3D-prinditud osad võivad saavutada peegelefekti?

1. Tehniline põhimõte: kuidas saab 3D-printimine vastata peeglite vajadustele?
Metallist 3D-printimise peamine eelis on see, et sellega saab kohe teha keerulisi kujundeid. Selle esialgne pinnakaredus (Ra10-50 μm) on aga väga erinev peegli standardist (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Täpse{0}}printimise põhitõed
Näiteks Selective Laser Melting (SLM) tehnoloogia ühendab endas õhukese 20–60 μm pulbrikihi ja vaid mõne mikromeetri laiuse laserpunkti, et saavutada mõõtmete täpsus ± 20–50 μm. See teeb tugeva aluse hilisemaks poleerimiseks. Metallilisandite tootmise täielik protsessikeskus, mille kallal Hanbang Laser ja Zhongnan Zhicheng koos töötasid, on alandanud turbiini labade esialgset karedust Ra12 μm-ni, parandades skaneerimisstrateegiaid ja kontrollides kihi paksust. See võimaldab peegleid töödelda.
Materjali omaduste mõju
Tänu madalale soojuspaisumistegurile ja kõrgele korrosioonikindlusele on titaanisulam, roostevaba teras ja muud materjalid muutunud parimateks valikuteks peeglite töötlemiseks. Näiteks TC4 titaanisulam, mida sageli kasutatakse kosmosetööstuses, saab pärast SLM-printimist vabaneda pooridest, kasutades kuumisostaatilist pressimist (HIP). See muudab materjali tiheduseks 99,9% ja muudab poleerimise palju ühtlasemaks.
2. Protsessi tee: pilk kogu protsessile alates printimisest kuni peegeldamiseni
Peegli välimuse saamiseks peate läbima neli põhietappi: töötlemata lihvimine, peenlihvimine, poleerimine ja katmine. Iga samm vajab hoolikat kontrolli:
Kihtide ja defektide eemaldamine jämeda ja peene lihvimise teel
Mehaaniline lihvimine: kasutage prinditud kihimustritest aeglaselt vabanemiseks teemantlihvkettaid või ränikarbiidist liivapaberit. Näiteks kasutab Jialichuangi 3D-printimine automatiseeritud lihvimisseadmeid, et muuta BJ-protsessi osad vähem karedaks, ulatudes Ra2,4 μm-lt Ra0,8 μm-ni, säilitades samal ajal sama täpsuse.
Keemiline söövitamine: happelisi lahuseid kasutatakse keeruliste sisemiste õõnsuste geomeetriatel pinnaeendite valikuliseks lahustamiseks, mis muudab materjali eemaldamise ühtlaseks. Näiteks kasutas üks lennundusettevõte fosforhappel põhinevat söövituslahust, et muuta mootori labad vähem abrasiivseks, ulatudes Ra15 μm-lt Ra3 μm-ni.
Poleerimine: hüpe alam-peeglist peeglile
Mehaaniline poleerimine: WENDT kolmeastmeline poleerimine{0}} kasutab lihvimisjälgedest vabanemiseks jämedat poleerimisketast, pinna silumiseks keskmist poleerimisketast ja peegelviimistluse saamiseks peent poleerketast. Näiteks Johnson & Johnsoni puusaimplantaatide pinnakaredus on pärast seda töötlemist Ra0,05 μm, mis vastab biosobivuse kriteeriumidele.
Pingevaba-poleerimine on võimalik elektrolüütilise poleerimisega, mis lahustab elektri abil pinnale tekkinud väikesed konarused. Näiteks teatud marki kellades kasutatakse lämmastikhappel-põhist elektrolüüti, et muuta 316L roostevabast terasest korpus vähem karedamaks, ulatudes Ra0,8 μm kuni Ra0,02 μm, ja samal ajal muudab see korpuse korrosioonikindlamaks.
Kattekiht: funktsiooni ja kaunistuse kahekordne täiustamine
Füüsiline aurustamine-sadestamine (PVD): Selle protsessi käigus kantakse peegli aluspindadele kõvad katted, nagu TiN ja CrN. Paksust saab reguleerida vahemikus 0,5 kuni 2 μm. See muudab katted kulumiskindlamaks ja annab neile kaunid efektid nagu kuldne ja must. Näiteks on üks autotootja kasutanud PVD-tehnoloogiat, et muuta käiguvahetuslabad kestma rohkem kui 500 000 korda.
Keemiline nikeldamine: Elektroonilise sadestamise protsess tekitab keerukatel kõveratel pindadel ühtlase niklikihi, mille paksus on 10–20 μm. Näiteks on lennukitootja muutnud kütusedüüsid korrosioonile kolm korda vastupidavamaks, kasutades elektroonset nikeldamist, säilitades samas mõõtmed täpsusega ± 0,01 mm.
3. Kasutamine ettevõtluses: peegel-3D-printimise levinud kasutusalad
Lennunduse valdkond
Turbiini labad, põlemiskambrid ja muud osad peavad samaaegselt taluma nii kõrgeid temperatuure kui ka head aerodünaamikat. Näiteks kasutas GE Aviation SLM+elektrolüütilist poleerimismeetodit, et muuta LEAP mootori labade pind vähem karedamaks, ulatudes Ra10 μm-lt Ra0,2 μm-ni. See muutis mootori 2% kütusesäästlikumaks.
Meditsiiniseadmete valdkond
Ortopeedilised implantaadid, kirurgilised tööriistad ja muud asjad peavad olema bioloogiliselt ühilduvad ja võitlema bakteritega. Näiteks valmistas teatud ettevõte 3D--prinditud titaanisulamist atseetabulaarse tassi, mille pinnakaredus on pärast elektrolüütilist poleerimist Ra0,03 μm. See tähendab, et mikroobid kleepuvad selle külge väiksema tõenäosusega ja operatsioonijärgne nakatumise oht on palju väiksem.
Tarbeelektroonika valdkonnas
Kokkupandavate ekraanide hinged,{0}}kvaliteetsete kellade korpused ja muud asjad peavad olema nii kerged kui ka tugevad. Näiteks Hanbang Laser valmistas teatud kaubamärgi mobiiltelefonidele titaanisulamist hinge. Selle paksus oli 0,3 mm ja selle pinna kõvadus oli HV1200, mis vastas 200 000-kordsete katsete nõuetele.