¿Cómo eliminar el polvo de piezas metálicas impresas en 3D con estructuras internas complejas?

一, La dificultad técnica de sacar la pólvora de complicados sistemas interiores
No es fácil llegar a la estructura.
Las estructuras complejas, como soportes de celosía, microcanales o cavidades interiores, pueden tener una distribución tridimensional complicada de rutas de polvo, y puede resultar difícil llegar a todas ellas con los métodos típicos de soplado o vibración. El dispositivo de fusión intervertebral, por ejemplo, puede tener más de 20 mm de espesor y una construcción porosa que facilita que el polvo se acumule en capas profundas, creando "puntos ciegos".
Fuerte adherencia del polvo.
Al imprimir a altas temperaturas, las partículas de polvo metálico pueden derretirse u oxidarse parcialmente, generando pequeños grupos que se adhieren al interior de los poros, haciéndolos más difíciles de eliminar. Por ejemplo, el polvo de aleación de titanio puede reaccionar con el oxígeno a altas temperaturas para formar una capa de óxido. Esto hace que el polvo se adhiera mejor al sustrato.
Riesgo muy alto para la seguridad.
Los polvos de metales como el titanio y el aluminio pueden incendiarse y explotar. Es importante vigilar de cerca los niveles de oxígeno y polvo durante el proceso de eliminación del polvo para evitar incendios o explosiones. Por ejemplo, el polvo de titanio en el aire tiene un límite explosivo inferior de sólo 20 g/m³. Estrés
Para evitar-la contaminación cruzada, el reciclaje de polvo debe encontrar un equilibrio entre pureza y coste. Por ejemplo, la tasa de recuperación de aleaciones de cromo cobalto y otros materiales de alto-valor debe ser superior al 95 % para que el proceso sea rentable.
2, Cómo eliminar el polvo central y la solución tecnológica.
1. Limpieza con chorro de alta-presión desde muchas direcciones
La idea es: envolver el mismo tipo de partículas metálicas en aire comprimido a 0,5-0,6 MPa, inyectar las piezas desde diferentes ángulos (como el eje X/Y/Z) y utilizar la fuerza de impacto para romper el polvo dentro de los poros.
Ejemplo de uso:
Dispositivo de fusión intervertebral: se utiliza un dispositivo de pulverización giratorio de 360 ​​grados para cubrir todo el recorrido del polvo desde la entrada hasta la salida, ya que es poroso.
Copa acetabular: se emplean ángulos de boquilla personalizados (como la inyección oblicua de 45 grados) para mejorar los efectos de limpieza profunda en las interfaces de osteointegración no-penetrantes.
Ventajas: Muy bueno para la limpieza y el tiempo que lleva procesar una pieza puede reducirse a menos de 10 minutos. La tasa de recuperación de polvo puede ser superior al 90%.
2. Tecnología que ayuda a que los fluidos fluyan haciéndoles vibrar
Principio: Las partículas de polvo están en estado fluidizado debido a la vibración de alta-frecuencia (como 1000–3000 Hz). Esto reduce la fricción entre las partículas y funciona con el flujo de aire para eliminar el polvo.
Ejemplo de uso:
Piezas con paredes delgadas: coloque las piezas en una plataforma vibratoria y utilice la resonancia para quitar el polvo de la pared.
Microcanal cruzado: uso conjunto de vibración y adsorción de presión negativa para lograr que el polvo se desprenda y se recupere al mismo tiempo.
Beneficios: Funciona bien en estructuras pequeñas (como aquellas con una apertura de menos de 1 mm) y no daña demasiado las superficies de las piezas.
3. Limpieza con vibraciones ultrasónicas
Principio: El ultrasonido crea cavitación en el líquido, lo que crea un microchorro que golpea la superficie del polvo y acelera su desintegración o separación.
Ejemplo de uso: Implantes médicos: La limpieza ultrasónica se realiza en alcohol o agua desionizada para eliminar los restos de polvo y limpiar la superficie al mismo tiempo.
Piezas de alta precisión: para cubrir polvos con diferentes tamaños de partículas, se emplean ondas ultrasónicas multi-frecuencia (como una combinación de 28 kHz+120kHz).
Beneficios: Puede eliminar partículas de polvo que tienen un tamaño de solo unas pocas micras y hacer que las superficies sean menos rugosas en más de un 30% después de la limpieza.
4. Un sistema de limpieza global protegido por gas inerte
Llene una guantera sellada con argón o nitrógeno para evitar la entrada de oxígeno. Utilice un brazo robótico para rotar las piezas en varios ejes y trabaje con pulverización y vibración a alta-presión.
El sistema de limpieza en polvo a prueba de explosiones TCB-100 se utiliza para limpiar de forma segura piezas aeroespaciales, como los canales de refrigeración internos de las palas de las turbinas, en lugares sin oxígeno.
Piezas de trabajo muy grandes: el reciclaje automatizado de polvo es posible para artículos con un tamaño de hasta 850 × 850 × 1200 mm conectando carretillas elevadoras personalizadas y equipos de succión de polvo.
Ventajas: El diseño integrado y un único sistema pueden satisfacer las necesidades de tamaño de más del 95 % de las piezas de trabajo. La certificación a prueba de explosiones-garantiza que el sistema sea seguro de usar.
3, Mejorar los procesos y vigilar la calidad
Un plan de limpieza que se desmorona
Durante la etapa de limpieza profunda, la mayor parte del polvo se elimina rápidamente mediante pulverización a alta-presión (con una tasa de recuperación de aproximadamente el 80 %).
Etapa de limpieza fina: Se utiliza fluidización por ultrasonidos o vibración para eliminar los restos de polvo (con una tasa de recuperación superior al 95%).
Etapa de verificación: utilice una tomografía computarizada o una endoscopia para asegurarse de que los poros estén limpios y libres de partículas.
Reciclaje y reutilización de polvo
Cribado y clasificación: para evitar que las partículas grandes afecten la calidad de impresión, clasifique el polvo recuperado según la distribución del tamaño de las partículas (por ejemplo, D50<45 μm).
Prueba de composición: utilice análisis espectral para comprobar si la composición química del polvo está separada. Esto asegurará que las cualidades del polvo reutilizado sean las mismas que las del polvo fresco.
Normas para la protección de la seguridad.
Diseño que pueda soportar explosiones: ATEX o IECEx deben certificar el equipo de limpieza en polvo, y debe contar con sistemas que monitoreen los niveles de oxígeno y descarguen presión en caso de emergencia.
Por su propia seguridad: los operadores deben usar máscaras N95, equipo antiestático y gafas para evitar que el polvo entre en sus pulmones o toque su piel.