Werden durch den Pulverentfernungsprozess 3D-gedruckte Metallteile beschädigt?

一, Die Begründung und Notwendigkeit des Pulverentfernungsprozesses
Metall-3D-Drucktechnologien wie SLM und EBM stellen Gegenstände her, indem sie Metallpulver Schicht für Schicht schmelzen. Nach dem Drucken werden die Teile im noch nicht geschmolzenen Pulver vergraben. Wenn diese Pulverreste nicht vollständig entfernt werden, können sie viele Probleme verursachen:
Strukturelle Gefahr: Pulververstopfung in Kühlkanälen oder internen Strömungskanälen, die den Wärmeaustritt verhindern und möglicherweise zu strukturellen Katastrophen führen kann;
Leistungsverlust: Pulverrückstände verändern die Rauheit der Oberflächen von Gegenständen, was deren Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit verringert.
Im Bereich medizinischer Implantate oder Flugzeuge kann der Pulverabwurf zu Problemen oder zum Scheitern von Missionen führen.
Das Entfernen des Pulvers ist also nicht nur ein Reinigungsvorgang; Es ist auch ein wichtiger Bestandteil, um sicherzustellen, dass die Teile ordnungsgemäß funktionieren.
2, Probleme und Schadensgefahren, die während des Pulverentfernungsprozesses auftreten
Das Entfernen des Pulvers ist sehr wichtig, aber der Vorgang selbst ist schwierig und kann bei falscher Ausführung zur Beschädigung der Teile führen.
1. Die Reinigung komplizierter Strukturen ist schwierig
Pulver neigt dazu, sich an 3D-gedruckten Metallobjekten an Stellen wie dünnen Wänden, inneren Aussparungen und einander kreuzenden Löchern festzusetzen. Beispielsweise verfügt ein bestimmter Typ eines Einspritzkopfs für Flüssigsauerstoff-/Kerosin-Motoren über Hunderte von versetzten Einspritzlöchern. An einem Punkt kann die Restpulverrate bei der Reinigung mit normalem Luftstrom und Vibration bis zu 8 % betragen. Wenn Sie es zu stark reinigen, kann sich die dünne Wand verbiegen oder die Pore könnte aufgrund zu großer mechanischer Belastung brechen.
2. Die Eigenschaften des Pulvers und wie gut es mit dem Verfahren funktioniert
Variable Metallpulver weisen sehr unterschiedliche Partikelgrößen, Fließfähigkeit und Haftung auf. Beispielsweise besteht Titanlegierungspulver aus kleinen Partikeln und ist sehr reaktiv, sodass es mit der Oberfläche von Teilen reagieren kann. Legierungspulver auf Nickel--Basis hingegen ist ziemlich hart und kann beim Reinigen durch Vibration die Oberfläche zerkratzen. Die Gefahr einer Beschädigung steigt erheblich, wenn je nach den Eigenschaften des Pulvers die falsche Methode zur Pulverentfernung (z. B. Luftstrom, Vibration, Ultraschall usw.) verwendet wird.
3. Nachteile der Handarbeit
Die Reinigung großer oder präziser Teile von Hand ist nicht sehr effektiv und schwierig. Beispielsweise verfügen große Strukturteile im Luft- und Raumfahrtbereich sowohl über kleine als auch große Innenrohre. Wenn Sie sie mit der Hand schütteln oder vibrieren, könnten sie sich bewegen oder einen Bereich zu stark belasten, was zu Rissen führen könnte. Wenn die Bediener außerdem nicht die richtige Schutzausrüstung verwenden, könnten sie während der Arbeit Metallpulver einatmen, was gesundheitsschädlich ist.
3. In der Branche ergriffene Maßnahmen zur Eindämmung und Kontrolle von Schäden
Die Industrie hat eine Reihe standardisierter und intelligenter Methoden entwickelt, um die Gefahr von Schäden bei der Pulverentfernung zu verringern.
1. Designoptimierung: Erleichtern Sie die Reinigung von Anfang an
Design für klare Sicht: Berücksichtigen Sie Reinigungsanforderungen in der Designphase, einschließlich besserer Winkel der Kanalauslässe und größerer Anordnung der Auslasslöcher, damit das Pulver natürlich fließen kann. Durch die Änderung der Konstruktionsparameter konnte die Pulverrückstandsrate in einer Fallstudie eines Motoreinspritzkopfes auf weniger als 1 % gesenkt werden.
Verbesserung der Stützstruktur: Machen Sie Stützstrukturen in den aufgehängten Abschnitten, die leicht abnehmbar sind, damit die Reinigung die Teile nicht so sehr berührt. Desktop Metal verwendet beispielsweise eine trennbare Keramikträgertechnologie, um zu verhindern, dass der Träger und die Teile während des Sinterprozesses zusammenkleben.
2. Neue Vorgehensweisen: Machen Sie die Reinigung schneller und genauer
System zur automatischen Reinigung von Pulver: Das TCB-100-System von Zhejiang Tuobo reinigt große Pulvermengen schnell und einfach durch eine Kombination aus dreidimensionaler 360-Grad-Rotation, Vibration und Hochdruckluftstrom. Dies verringert die Notwendigkeit, dass Menschen die Arbeit erledigen müssen. Diese Technik kann die Reinigungszeit um 90 % einsparen und das Risiko einer Beschädigung von Teilen verringern.
Ultraschall- und Inertgasschock: Bei Präzisionsgegenständen können niederfrequente Ultraschallvibrationen und Inertgasschock eine sehr kleine Menge übriggebliebenen Pulvers entfernen, ohne die Oberfläche zu beschädigen. Beispielsweise muss bei der Herstellung orthopädischer Implantate die Ultraschallreinigungsfrequenz genau auf die Größe der Pulverpartikel abgestimmt werden, um eine zu große Blasenaufprallkraft zu vermeiden.
3. Erkennung und Rückmeldung: ein geschlossenes -Loop-System für die Reinigungsqualität
CT-Erkennungstechnologie: Nach der Reinigung scannt die industrielle CT das Innere der Teile, um etwaige Pulverrückstände oder strukturelle Probleme zu finden. Durch einen CT-Feedback-Mechanismus hat ein bestimmtes Luft- und Raumfahrtunternehmen die Erfolgsquote bei der Freigabe von 70 % auf 99 % erhöht.
Aufbau einer Datenbank: Richten Sie eine Datenbank mit Informationen zu verschiedenen Materialien, geometrischen Faktoren und Reinigungstechniken ein, damit jede zukünftige Produktion denselben Richtlinien folgen kann. Liantai Technology hat beispielsweise ein Parameterpaket für den Reinigungsprozess für die SLM-Technologie erstellt, das mit Materialien wie Titanlegierungen und Aluminiumlegierungen funktioniert.