¿Pueden las piezas metálicas impresas en 3D lograr un efecto espejo?

1. Principio técnico: ¿Cómo puede la impresión 3D satisfacer las necesidades de los espejos?
El principal beneficio de la impresión 3D en metal es que puede crear formas complicadas de inmediato. Sin embargo, su rugosidad superficial inicial (Ra10-50 μ m) es muy diferente a la del espejo estándar (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Conceptos básicos de la impresión de alta-precisión
La tecnología de fusión selectiva por láser (SLM), por ejemplo, combina una fina capa de polvo de 20 a 60 μm y un punto láser de sólo unos pocos micrómetros de ancho para obtener una precisión dimensional de ± 20 a 50 μm. Esto forma una base resistente para pulir más tarde. El centro de proceso completo para la fabricación aditiva de metales en el que trabajaron juntos Hanbang Laser y Zhongnan Zhicheng ha reducido la rugosidad inicial de las palas de la turbina a Ra12 μ m mejorando las estrategias de escaneo y controlando el espesor de la capa. Esto hace posible procesar espejos.
Impacto de las características del material.
Debido a su bajo coeficiente de expansión térmica y alta resistencia a la corrosión, las aleaciones de titanio, el acero inoxidable y otros materiales se han convertido en las mejores opciones para el procesamiento de espejos. Por ejemplo, la aleación de titanio TC4 que se utiliza a menudo en la industria aeroespacial puede eliminar los poros mediante prensado isostático en caliente (HIP) después de la impresión SLM. Esto hace que la densidad del material sea del 99,9% y el pulido sea mucho más uniforme.
2. Ruta del proceso: una mirada a todo el proceso, desde la impresión hasta la duplicación
Para obtener una apariencia de espejo, debe seguir cuatro pasos principales: esmerilado grueso, esmerilado fino, pulido y recubrimiento. Cada paso necesita un control cuidadoso:
Eliminación de capas y defectos mediante pulido grueso y fino
Rectificado mecánico: utilice muelas de diamante o papel de lija de carburo de silicio para eliminar lentamente los patrones de capas impresos. Por ejemplo, la impresión 3D de Jialichuang utiliza equipos de rectificado automatizados para hacer que las piezas del proceso BJ sean menos rugosas, pasando de Ra2,4 μ m a Ra0,8 μ m, manteniendo el mismo nivel de precisión.
Grabado químico: se utilizan soluciones ácidas para disolver selectivamente protuberancias superficiales en geometrías complejas de cavidades internas, lo que hace que la eliminación del material sea uniforme. Por ejemplo, una empresa de aviación utilizó una solución de grabado basada en ácido fosfórico para hacer que las palas de los motores fueran menos abrasivas, pasando de Ra15 μ m a Ra3 μ m.
Pulido: el salto de un sub-espejo a un espejo
Pulido mecánico: el método de pulido en tres-pasos de WENDT utiliza una rueda de pulido gruesa para eliminar las marcas de esmerilado, una rueda de pulido mediana para alisar la superficie y una rueda de pulido fina para obtener un acabado de espejo. Por ejemplo, los implantes de cadera de Johnson & Johnson tienen una rugosidad superficial de Ra0,05 μm después de este tratamiento, lo que cumple con los criterios de biocompatibilidad.
Es posible pulir-sin estrés con el pulido electrolítico, que disuelve pequeñas protuberancias en la superficie usando electricidad. Por ejemplo, cierta marca de reloj emplea electrolito a base de ácido nítrico-para hacer que la caja de acero inoxidable 316L sea menos rugosa, pasando de Ra0,8 μ m a Ra0,02 μ m, y al mismo tiempo, hace que la caja sea más resistente a la corrosión.
Revestimiento: una doble mejora funcional y decorativa
Deposición física de vapor (PVD): este proceso coloca recubrimientos duros como TiN y CrN sobre sustratos de espejo. El espesor se puede regular entre 0,5 y 2 µm. Esto hace que los recubrimientos sean más resistentes al desgaste y les da hermosos efectos como el dorado y el negro. Por ejemplo, un fabricante de automóviles ha utilizado tecnología PVD para hacer que las levas de cambio duren más de 500.000 veces.
Niquelado químico: el proceso de deposición no electrolítica genera una capa consistente de níquel sobre superficies curvas complejas que tiene un espesor de 10 a 20 μm. Por ejemplo, un fabricante de aviones ha fabricado boquillas de combustible tres veces más resistentes a la corrosión mediante el uso de niquelado no electrolítico, manteniendo al mismo tiempo las dimensiones con una precisión de ± 0,01 mm.
3. Uso en los negocios: usos comunes de la impresión 3D en espejo
campo aeroespacial
Los álabes de las turbinas, las cámaras de combustión y otras piezas deben poder soportar altas temperaturas y una buena aerodinámica al mismo tiempo. Por ejemplo, GE Aviation utilizó el método de pulido electrolítico SLM+ para hacer que la superficie de las palas del motor LEAP sea menos rugosa, pasando de Ra10 μ m a Ra0,2 μ m. Esto hizo que el motor ahorrara un 2% de combustible.
Campo de dispositivos médicos.
Los implantes ortopédicos, los instrumentos quirúrgicos y otros elementos deben ser biocompatibles y combatir las bacterias. Por ejemplo, cierta empresa fabricó una copa acetabular de aleación de titanio impresa en 3D-que tiene una rugosidad superficial de Ra0,03 μm después del pulido electrolítico. Esto significa que es menos probable que los gérmenes se adhieran y el riesgo de infección después de la cirugía es mucho menor.
En el ámbito de la electrónica de consumo.
Las bisagras para pantallas plegables,-cajas de relojes de alta gama y otras cosas deben ser ligeras y resistentes. Por ejemplo, Hanbang Laser fabricó una bisagra de aleación de titanio para una determinada marca de teléfono móvil. Tenía un grosor de 0,3 mm y una dureza superficial de HV1200, que cumplía con los requisitos de pruebas de 200.000 pliegues.