Hvordan rense pulverrester etter 3D-utskrift av metall?

一, Hovedproblemet med å rense pulverrester er den tre-kampen mellom teknologi, sikkerhet og kostnader.
Problemet med pulverrengjøring i metall 3D-utskrift oppstår fra dets distinkte prosessegenskaper. For eksempel, med Selective Laser Melting (SLM)-teknologi, smelter en laser og bygger opp metallpulver for å lage en tredimensjonal struktur. Imidlertid vil pulver som ikke har smeltet helt feste seg til overflaten av delen eller forbli i porene inni. Hvis disse resterende granulatene ikke er fullstendig ryddet opp, vil de forårsake tre store problemer:
Problemer med ytelse: Rester av pulver kan blokkere interne strømningskanaler, senke tettheten til deler og til og med føre til at spenningen bygger seg opp, noe som kan føre til sprekker. For eksempel, hvis det er rester av pulver på turbinbladene til en flymotor, kan levetiden halveres eller mer.
Sikkerhetsrisiko: Aktivt metallpulver som titanpulver og aluminiumspulver kan lett oksidere i luften, noe som kan få dem til å eksplodere. Statistikk viser at 32 % av sikkerhetsulykkene i metallverksteder for 3D-printing skjer fordi pulveret ikke er ordentlig renset.
Kostnadene er ute av kontroll: Rengjøring av store deler for hånd tar dusinvis av timer, og pulvergjenvinningsgraden er mindre enn 60 %, noe som gjør at materialkostnadene øker mye. En gang måtte et bestemt selskap som lager bilkomponenter betale 12 000 yuan mer for hver enhet siden pulverrenseprosessen ikke var særlig effektiv.
2, trinnvis rengjøringsprosedyre: full kontroll over prosessen fra bred til fin
Bransjen har kommet opp med et «rengjøringssystem med tre-nivåer» for å øke både hastigheten der pulver fjernes og effektiviteten til prosessen. Dette er fordi ulike utskriftstrinn og delkvaliteter krever ulike typer rengjøring.
1. Grunnrengjøring: resirkuleringspulver i utskriftsrommet
Når utskriften er ferdig, er bitene fortsatt begravet i pulverbedet og må samles opp med automatisert utstyr:
Vakuumpulversugesystem: bruker undertrykksadsorpsjonsteknologi og justerbare sugedyser for raskt å plukke opp pulver fra overflaten av pulverbedet. For eksempel kan en bestemt enhet få tilbake mer enn 95 % av usmeltet pulver ved å bruke et flertrinnsfiltreringssystem. Størrelsesfordelingen på pulverpartiklene er den samme som det originale pulveret.
Tabell for vibrasjonsskjerming: Legg pulveret du fikk tilbake i en vibrerende skjerm og bruk høy-vibrasjon for å skille pulveret som er for stort. En ultrasonisk vibrerende skjerm brukes av en viss produsent av medisinske implantater for å øke renheten til pulveret til 99,9 %, som er den medisinske standarden ISO 13485.
2. Mellomrengjøring: Bli kvitt pulveret på overflaten og i porene til delene
En blanding av fysiske og kjemiske rengjøringsprosedyrer er nødvendig for deler med partikler på overflaten og i grunne porer:
Høytrykksstrålerengjøring-: Bruk trykkluft på 0,5–0,6 MPa for å pakke inn samme type metallpartikler og rengjør overflaten på delene ved å slå på dem. En viss ortopedisk implantatprodusent klarte å kvitte seg med 98 % av porepulveret i den intervertebrale fusjonsenheten ved å spraye den fra flere vinkler. Overflateruheten ble kuttet ned til Ra 0,8 μm.
Rengjøring med ultralydvibrasjoner: Legg delene i en spesifikk rengjøringsløsning og bruk høy-vibrasjon over 20 kHz for å bryte bindingen mellom pulveret og delenes overflate. Ultralydrensing brukes av en produsent av flymotorblader for å senke mengden pulver som er igjen i bladets indre strømningskanal fra 0,5 g til 0,02 g.
Rengjøring med dampbad: Halogenerte hydrokarbon organiske løsemidler brukes til damprensing av oljeflekker og pulverblandinger. Et visst selskap som lager girkasseaksler for kjøretøy brukte dampbad for å rengjøre delene til NAS-nivå 6-renslighet.
3. Rengjøring på et høyere nivå: Dyp fjerning av partikler fra innsiden av kompliserte strukturelle deler
I romfartssektoren er det nødvendig med spesialutstyr for å fullstendig fjerne indre partikler fra store og kompliserte strukturelle deler.
Den 360 graders multi-roterende plattformen drives av en servomotor og vibrerer med høy frekvens (opptil 25 ganger per minutt). Dette reduserer tiden det tar å rense opp pulver fra komplekse strømningskanaler som dype hull og indre hulrom med 90 %. Huashu High Tech FS-PBS-12M roterende pulverrengjøringsbord kan for eksempel rengjøre arbeidsstykker som er 1530 mm × 1530 mm × 1700 mm og fjerne 99 % av pulveret.
Pulverrensingssystem som er trygt mot eksplosjoner: For brennbare og eksplosive pulvere som titan og aluminiumspulver, har det en fullstendig inertgassbeskyttelsesdesign, holder øye med oksygennivået i sanntid, og inkluderer en alarmfunksjon. Tuobo Additive TCB-300 eksplosjonssikkert pulverrengjøringssystem er sertifisert av nasjonale myndigheter og kan holde personell trygt samtidig som pulvergjenvinningsgraden økes til over 90 %.
3. Bransjeinnovasjonstrend: To krefter som driver endring: intelligens og grønnere
Ettersom 3D-utskrift av metall blir større og mer nøyaktig, viser teknologi for gjenværende pulverrengjøring to nye trender:
Intelligent rengjøringssystem: Bruk digital tvillingteknologi for å simulere pulverdistribusjon og finne de beste rengjøringsveiene. Bruk AI-algoritmer for å automatisk endre vibrasjonsfrekvens og injeksjonstrykk, slik at «én maskin kan gjøre mange ting». For eksempel har et selskap bygget et intelligent pulverrensingssystem som automatisk kan lage rengjøringsplaner basert på CAD-modeller av deler. Dette gjør rengjøringen 40 % mer effektiv.
Resirkulering av grønt pulver: Lag et lukket-sløyfesystem for hele prosessen med "pulverrensing, siling, tørking og resirkulering" for å kutte ned på pulveravfall. Ved å bruke pulverresirkuleringsteknologi har en spesiell produsent av flydeler kuttet ned mengden pulver som brukes i hver del med 65 % og mengden støv som frigjøres med 90 %.
4, Standarder og normer: fra hva virksomheter gjør til hva hele bransjen er enige om
Industrien presser på for å lage konsistente standarder for å håndtere problemet med manglende krav til pulverrengjøring:
ASTM F3301-standarden gjør det klart hvordan man klassifiserer renheten til 3D-printede metalloverflater og setter grenser for mengden pulverrester som kan etterlates i ulike situasjoner.
ISO/ASTM 52921-retningslinjer: Gi sikker bruksanvisning for pulverrenseutstyr, for eksempel hvordan du sjekker oksygennivåer og sørger for at utstyret er eksplosjonssikkert-.
Standarder for hele virksomheten: For eksempel har Huashu High Tech laget "Technical Specification for Metal 3D Printing Powder Cleaning", som inkluderer alle trinnene i prosessen, fra valg av riktig utstyr til innstilling av riktig prosessparametere.