Wie entferne ich Pulver von 3D-gedruckten Metallteilen mit komplexen Innenstrukturen?

一, Die technische Schwierigkeit, Pulver aus komplizierten Innensystemen zu entfernen
Es ist nicht einfach, an die Struktur zu gelangen
Komplexe Strukturen wie Gitterträger, Mikrokanäle oder innere Hohlräume können eine dreidimensionale, gewundene Verteilung der Pulverrouten aufweisen, und es kann schwierig sein, sie alle mit typischen Blas- oder Vibrationsmethoden zu erreichen. Das Zwischenwirbelfusionsgerät kann beispielsweise mehr als 20 mm dick sein und eine poröse Konstruktion haben, die es leicht macht, dass sich Pulver in tiefen Schichten ansammelt und so „tote Winkel“ entsteht.
Starke Pulverhaftung
Beim Drucken bei hohen Temperaturen können Metallpulverpartikel teilweise schmelzen oder oxidieren, wodurch winzige Gruppen entstehen, die an der Innenseite der Poren haften bleiben und so schwerer zu entfernen sind. Beispielsweise kann Titanlegierungspulver bei hohen Temperaturen mit Sauerstoff reagieren und eine Oxidschicht bilden. Dadurch haftet das Pulver besser am Untergrund.
Sehr hohes Sicherheitsrisiko
Pulver aus Metallen wie Titan und Aluminium können Feuer fangen und explodieren. Es ist wichtig, den Sauerstoff- und Staubgehalt während des Pulverentfernungsprozesses genau im Auge zu behalten, um Brände oder Explosionen zu vermeiden. Beispielsweise hat Titanpulver in der Luft eine untere Explosionsgrenze von nur 20 g/m³. Stress
Um Kreuzkontaminationen-zu vermeiden, muss beim Pulverrecycling ein Gleichgewicht zwischen Reinheit und Kosten gefunden werden. Beispielsweise muss die Rückgewinnungsrate von Kobalt-Chrom-Legierungen und anderen hochwertigen Materialien über 95 % liegen, damit das Verfahren profitabel ist.
2, So entfernen Sie Kernpulver und die technologische Lösung
1. Hochdruckreinigung aus vielen Richtungen
Die Idee besteht darin, die gleiche Art von Metallpartikeln in Druckluft mit 0,5–0,6 MPa zu wickeln, die Teile aus verschiedenen Winkeln (z. B. X/Y/Z-Achse) mit Impulsstrahlen zu bestrahlen und das Pulver in den Poren mithilfe von Schlagkraft auseinanderzureißen.
Anwendungsbeispiel:
Zwischenwirbelfusionsgerät: Eine um 360 Grad drehbare Sprühvorrichtung wird verwendet, um den gesamten Weg des Pulvers vom Einlass bis zum Auslass abzudecken, da es porös ist.
Hüftpfanne: Angepasste Düsenwinkel (z. B. 45-Grad-Schräginjektion) werden verwendet, um die Tiefenreinigungseffekte an nicht durchdringenden Osseointegrationsschnittstellen zu verbessern.
Vorteile: Lässt sich sehr gut reinigen und die Zeit, die für die Verarbeitung eines Stücks benötigt wird, kann auf weniger als 10 Minuten verkürzt werden. Die Pulverrückgewinnungsrate kann mehr als 90 % betragen.
2. Technologie, die den Flüssigkeitsfluss durch Vibration unterstützt
Prinzip: Die Pulverpartikel befinden sich aufgrund der hochfrequenten Vibration (z. B. 1000–3000 Hz) in einem fluidisierten Zustand. Dies verringert die Reibung zwischen den Partikeln und arbeitet mit der Luftströmung zusammen, um das Pulver loszuwerden.
Anwendungsbeispiel:
Teile mit dünnen Wänden: Legen Sie die Teile auf eine Vibrationsplattform und nutzen Sie die Resonanz, um das Pulver von der Wand zu lösen.
Kreuz-Mikrokanal: Durch die Kombination von Vibration und Unterdruckadsorption wird das Pulver gleichzeitig abgestoßen und zurückgewonnen.
Vorteile: Funktioniert gut bei kleinen Strukturen (z. B. solchen mit einer Öffnung von weniger als 1 mm) und beschädigt die Oberflächen der Teile nicht zu sehr.
3. Reinigung mit Ultraschallvibrationen
Prinzip: Ultraschall erzeugt Kavitation in der Flüssigkeit, wodurch ein Mikrostrahl entsteht, der auf die Oberfläche des Pulvers trifft und dessen Zerfall oder Trennung beschleunigt.
Anwendungsbeispiel: Medizinische Implantate: Die Ultraschallreinigung erfolgt in Alkohol oder entionisiertem Wasser, um Pulverreste zu entfernen und gleichzeitig die Oberfläche zu reinigen.
Hochpräzise Teile: Um Pulver mit unterschiedlichen Partikelgrößen abzudecken, werden Ultraschallwellen mit mehreren Frequenzen (z. B. eine 28-kHz-{2}kHz-Kombination) eingesetzt.
Vorteile: Es kann Pulverpartikel entfernen, die nur wenige Mikrometer groß sind, und Oberflächen nach der Reinigung um mehr als 30 % weniger rau machen.
4. Ein globales Reinigungssystem, das durch Inertgas geschützt ist
Füllen Sie eine versiegelte Handschuhbox mit Argon- oder Stickstoffgas, um Sauerstoff fernzuhalten. Verwenden Sie einen Roboterarm, um die Teile um verschiedene Achsen zu drehen, und arbeiten Sie mit Hochdruckspritzen und Vibration.
Das explosionsgeschützte Pulverreinigungssystem TCB-100 wird zur sicheren Reinigung von Luft- und Raumfahrtteilen, wie den internen Kühlkanälen von Turbinenschaufeln, an Orten ohne Sauerstoff eingesetzt.
Sehr große Werkstücke: Durch den Anschluss individueller Gabelstapler und Pulverabsauggeräte ist ein automatisiertes Pulverrecycling für Objekte mit einer Größe von bis zu 850 × 850 × 1200 mm möglich.
Vorteile: Integriertes Design und ein einziges System können die Größenanforderungen von mehr als 95 % der Werkstücke erfüllen. Die Explosionsschutzzertifizierung- stellt sicher, dass das System sicher verwendet werden kann.
3. Prozesse verbessern und die Qualität im Auge behalten
Ein Reinigungsplan, der aufgelöst ist
Während der Grobreinigungsphase wird der Großteil des Pulvers durch Hochdruckspritzen schnell entfernt (mit einer Rückgewinnungsrate von etwa 80 %).
Feinreinigungsstufe: Mittels Ultraschall- oder Vibrationsfluidisierung werden alle Pulverreste entfernt (Rückgewinnungsrate über 95 %).
Überprüfungsphase: Stellen Sie mithilfe eines CT-Scans oder einer Endoskopie sicher, dass die Poren klar und frei von Partikeln sind.
Recycling und Wiederverwendung von Pulver
Sieben und Sortieren: Um zu verhindern, dass große Partikel die Druckqualität beeinträchtigen, sortieren Sie das zurückgewonnene Pulver nach Partikelgrößenverteilung (z. B. D50).<45 μm).
Zusammensetzungsprüfung: Überprüfen Sie mithilfe der Spektralanalyse, ob die chemische Zusammensetzung des Pulvers getrennt ist. Dadurch wird sichergestellt, dass die Eigenschaften des wiederverwendeten Pulvers denen des frischen Pulvers entsprechen.
Standards für Sicherheitsschutz
Explosionssicheres Design: Die Pulverreinigungsanlage muss nach ATEX oder IECEx zertifiziert sein und über Systeme verfügen, die den Sauerstoffgehalt überwachen und im Notfall den Druck ablassen.
Zu Ihrer eigenen Sicherheit: Bediener sollten N95-Masken, antistatische Ausrüstung und Brillen tragen, um zu verhindern, dass Staub in ihre Lungen gelangt oder ihre Haut berührt.