Kan metall 3D-printede deler oppnå speileffekt?

1. Teknisk prinsipp: Hvordan kan 3D-printing møte behovene til speil?
Hovedfordelen med metall 3D-utskrift er at den umiddelbart kan lage kompliserte former. Imidlertid er dens opprinnelige overflateruhet (Ra10-50 μm) veldig forskjellig fra speilstandarden (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Grunnleggende om høy-presisjonsutskrift
Selektiv lasersmelting (SLM)-teknologi kombinerer for eksempel et tynt lag med 20–60 μm pulver og en laserflekk som bare er noen få mikrometer bred for å oppnå en dimensjonspresisjon på ± 20–50 μm. Dette gir en solid base for senere polering. Det fullstendige prosesssenteret for metalladditivproduksjon som Hanbang Laser og Zhongnan Zhicheng jobbet med sammen, har senket den opprinnelige ruheten til turbinbladene til Ra12 μm ved å forbedre skannestrategier og kontrollere lagtykkelsen. Dette gjør det mulig å behandle speil.
Påvirkning av materialegenskaper
På grunn av deres lave termiske ekspansjonskoeffisient og høye motstand mot korrosjon, har titanlegering, rustfritt stål og andre materialer blitt de beste valgene for speilbehandling. For eksempel kan TC4 titanlegeringen som ofte brukes i romfartsindustrien bli kvitt porene ved hjelp av varm isostatisk pressing (HIP) etter SLM-utskrift. Dette gjør materialtettheten 99,9 % og gjør poleringen mye jevnere.
2. Prosessbane: En titt på hele prosessen, fra utskrift til speiling
For et speilutseende må du gå gjennom fire hovedtrinn: grovsliping, finsliping, polering og belegg. Hvert trinn krever nøye kontroll:
Fjerner lag og feil gjennom grov- og finsliping
Mekanisk sliping: Bruk diamantslipeskiver eller silisiumkarbidslipepapir for å sakte bli kvitt trykte lagmønstre. For eksempel bruker Jialichuang 3D-utskrift automatisert slipeutstyr for å gjøre BJ-prosessdeler mindre grove, og går fra Ra2,4 μm til Ra0,8 μm, samtidig som den holder samme nøyaktighetsnivå.
Kjemisk etsing: Sure løsninger brukes til selektivt å løse opp overflatefremspring på komplekse indre hulromsgeometrier, noe som gjør materialfjerningen jevn. For eksempel brukte ett luftfartsselskap en etseløsning basert på fosforsyre for å gjøre motorbladene mindre slitende, fra Ra15 μm til Ra3 μm.
Polering: Hoppet fra under-speil til speil
Mekanisk polering: WENDTs tre--poleringsmetode bruker en grovpoleringsskive for å bli kvitt slipemerker, en middels poleringsskive for å jevne ut overflaten, og en finpoleringsskive for å få en speilfinish. For eksempel har Johnson & Johnsons hofteimplantater en overflateruhet på Ra0,05 μm etter denne behandlingen, som oppfyller biokompatibilitetskriteriene.
Stressfri-polering er mulig med elektrolytisk polering, som løser opp små ujevnheter på overflaten ved hjelp av strøm. For eksempel bruker et bestemt klokkemerke salpetersyre-basert elektrolytt for å gjøre 316L-kassen i rustfritt stål mindre grov, fra Ra0,8 μm til Ra0,02 μm, og samtidig gjør den urkassen mer motstandsdyktig mot korrosjon.
Belegg: en dobbel forbedring av funksjon og dekorasjon
Fysisk dampavsetning (PVD): Denne prosessen legger harde belegg som TiN og CrN på speilunderlag. Tykkelsen kan reguleres mellom 0,5 og 2 μm. Dette gjør beleggene mer motstandsdyktige mot slitasje og gir dem vakre effekter som gull og svart. For eksempel har en bilprodusent brukt PVD-teknologi for å få skiftpadler til å vare mer enn 500 000 ganger.
Kjemisk nikkelplettering: Elektroløs avsetningsprosess genererer et konsistent lag av nikkel på komplekse buede overflater som er 10 til 20 μm tykke. For eksempel har en flyprodusent gjort drivstoffdyser tre ganger mer motstandsdyktige mot korrosjon ved å bruke strømløs nikkelbelegg, samtidig som dimensjonene er nøyaktige innenfor ± 0,01 mm.
3. Bruk i virksomhet: Vanlige bruksområder for speil 3D-utskrift
Feltet for romfart
Turbinblader, brennkammer og andre deler skal kunne håndtere både høye temperaturer og god aerodynamikk samtidig. GE Aviation brukte for eksempel SLM+elektrolytisk poleringsmetode for å gjøre overflaten til LEAP-motorbladene mindre ru, fra Ra10 μm til Ra0,2 μm. Dette gjorde motoren 2 % mer drivstoffeffektiv.
Feltet for medisinsk utstyr
Ortopediske implantater, kirurgiske verktøy og andre ting må være biokompatible og bekjempe bakterier. For eksempel laget et bestemt firma en 3D-trykt acetabulær kopp av titanlegering som har en overflateruhet på Ra0,03 μm etter elektrolytisk polering. Dette betyr at det er mindre sannsynlig at bakterier fester seg til det, og risikoen for infeksjon etter operasjon er mye lavere.
På området forbrukerelektronikk
Hengsler for sammenleggbare skjermer,-high-end klokkehus og andre ting må være både lette og sterke. For eksempel laget Hanbang Laser et titanlegeringshengsel for et visst merke mobiltelefon. Den var 0,3 mm tykk og hadde en overflatehardhet på HV1200, som oppfylte kravene til 200 000 fold tester.