¿El proceso de eliminación de polvo dañará las piezas metálicas impresas en 3D?

一, La justificación y la necesidad del proceso de eliminación de polvo.
Las tecnologías de impresión 3D de metal como SLM y EBM construyen elementos fundiendo polvo de metal una capa a la vez. Después de la impresión, las piezas se entierran en el polvo que aún no se ha derretido. Si estos polvos sobrantes no se limpian por completo, podrían causar muchos problemas:
Peligro estructural: obstrucción de polvo en los canales de enfriamiento o canales de flujo interno, que pueden impedir que el calor escape y potencialmente causar desastres estructurales;
Pérdida de rendimiento: los residuos de polvo cambian la rugosidad de las superficies de los artículos, lo que reduce su resistencia a la corrosión y a la fatiga.
El desprendimiento de pólvora puede causar problemas o fracasos en la misión en los campos de los implantes médicos o los aviones.
Entonces, quitar el polvo no es solo un procedimiento de limpieza; También es un componente importante para garantizar que las piezas funcionen correctamente.
2, Problemas y peligros de daños que surgen durante el proceso de eliminación del polvo.
Quitar el polvo es muy importante, pero el proceso en sí es difícil y, si se hace mal, podría dañar las piezas.
1. Limpiar estructuras complicadas es difícil
El polvo tiende a adherirse a objetos metálicos impresos en 3D en lugares como paredes delgadas, huecos interiores y agujeros que se cruzan entre sí. Por ejemplo, cierto tipo de cabezal de inyección de motor de oxígeno líquido/queroseno tiene cientos de orificios de inyección escalonados. En un momento dado, la tasa de polvo residual de la limpieza con flujo de aire y vibración normales puede llegar al 8%. Si lo limpia con demasiada fuerza, la pared delgada puede doblarse o el poro podría romperse debido a demasiada tensión mecánica.
2. Las propiedades del polvo y qué tan bien combinan con el procedimiento.
Los polvos metálicos variables tienen tamaños de partículas, fluidez y adherencia muy variables. Por ejemplo, el polvo de aleación de titanio tiene partículas pequeñas y es muy reactivo, por lo que puede reaccionar con la superficie de las piezas. El polvo de aleación a base de níquel-, por otro lado, es bastante duro y puede rayar la superficie mientras se limpia con vibración. El peligro de daño aumentará mucho si se utiliza el método de eliminación de polvo incorrecto (como flujo de aire, vibración, ultrasonido, etc.) en función de las propiedades del polvo.
3. Inconvenientes de hacer las cosas a mano
Limpiar a mano piezas grandes o precisas no es muy eficaz y es difícil hacerlo bien. Por ejemplo, las grandes piezas estructurales del sector aeroespacial tienen tubos internos tanto pequeños como grandes. Si los sacude o los hace vibrar con la mano, podrían moverse o ejercer demasiada presión en un área, lo que podría causar grietas. Además, si los operadores no utilizan el equipo de protección adecuado, podrían respirar polvo metálico mientras realizan el trabajo, lo que es perjudicial para su salud.
3, Medidas adoptadas en la industria para detener y controlar los daños.
La industria ha ideado una serie de métodos estandarizados e inteligentes para reducir el peligro de daños durante el procedimiento de eliminación del polvo.
1. Optimización del diseño: Facilita la limpieza desde el principio
Diseño para la limpieza: Incluir las necesidades de limpieza en la fase de diseño, incluida la mejora de los ángulos de las salidas de los canales y la disposición de los orificios de escape más grandes para que el polvo pueda fluir naturalmente. Al cambiar los parámetros de diseño, la tasa de residuos de polvo en un caso de estudio de un cabezal de inyección de motor se redujo a menos del 1%.
Mejorar la estructura de soporte: Realizar estructuras de soporte en los tramos suspendidos que sean fáciles de quitar para que la limpieza no toque tanto las piezas. Por ejemplo, Desktop Metal utiliza tecnología de soporte cerámico separable para evitar que el soporte y las piezas se peguen durante el proceso de sinterización.
2. Nuevas formas de hacer las cosas: hacer la limpieza más rápida y precisa
Sistema para limpiar polvo automáticamente: el sistema TCB-100 de Zhejiang Tuobo limpia grandes secciones de polvo de forma rápida y sencilla mediante una combinación de rotación tridimensional de 360-grados, vibración y flujo de aire a alta presión. Esto reduce la necesidad de que la gente haga el trabajo. Esta técnica puede ahorrar tiempo de limpieza en un 90% y reducir la posibilidad de dañar piezas.
Choque ultrasónico y de gas inerte: en el caso de artículos de precisión, la vibración ultrasónica de baja-frecuencia y el choque de gas inerte pueden eliminar una cantidad muy pequeña de polvo sobrante sin dañar la superficie. Por ejemplo, al fabricar implantes ortopédicos, la frecuencia de limpieza ultrasónica debe ajustarse exactamente al tamaño de las partículas de polvo para evitar demasiada fuerza de impacto de las burbujas.
3. Detección y retroalimentación: un sistema de circuito cerrado-para la calidad de la limpieza
Tecnología de detección por TC: Después de la limpieza, la TC industrial escanea el interior de las piezas para encontrar residuos de polvo o problemas estructurales. A través de un mecanismo de retroalimentación CT, cierta empresa aeroespacial ha aumentado la tasa de aprobación de la compensación del 70% al 99%.
Construir una base de datos: Configurar una base de datos con información de diferentes materiales, factores geométricos y técnicas de limpieza para que cualquier producción futura pueda seguir las mismas pautas. Por ejemplo, Liantai Technology ha creado un paquete de parámetros de proceso de limpieza para la tecnología SLM que funciona con materiales como aleaciones de titanio y aleaciones de aluminio.