Domenii diferite au aceleași nevoi pentru finisarea printuri 3D metalice?

1. Aerospațial: Cea mai bună performanță și capacitatea de adaptare la medii extreme
Sectorul aeronautic are standarde foarte exigente pentru piesele metalice imprimate 3D. Pe scurt, aceste piese trebuie să fie puternice, capabile să facă față la temperaturi ridicate, fiabile și ușoare. De exemplu, palele turbinei motoarelor de avion trebuie să funcționeze la temperaturi de peste 1000 de grade și să susțină forțe centrifuge de zeci de mii de rotații pe minut. De asemenea, trebuie să fie cu 30% până la 50% mai ușoare decât piesele turnate standard. Acest mediu de lucru foarte dificil implică trei cerințe principale pentru post-procesare:

Controlul microstructurii: Utilizarea presării izostatice la cald (HIP) pentru a scăpa de porii interni și pentru a obține densitatea materialului aproape de 100%. O anumită companie de avioane folosește lame din aliaj de titan imprimate 3D tratate HIP-. Aceste lame durează de cinci ori mai mult decât piesele netratate și sunt cu 92% mai puternice ca piesele forjate.
Eliminarea stresului rezidual: stresul rezidual din procesul de topire selectivă cu laser (SLM) poate ajunge până la 60% din limita de curgere a materialului. Recoacere la stres (menținerea la 550 de grade timp de 4 ore) este necesară pentru a reduce nivelul de stres la un nivel sigur. După acest tratament, structura portantă-a unei nave spațiale date și-a putut schimba forma de la 3,2 mm la 0,1 mm.
Controlul integrității suprafeței: Lustruirea electrolitică scade rugozitatea suprafeței de la Ra12,5 μm la Ra0,4 μm și formează un strat de pasivare cu o grosime de 1-2 μm. Acest lucru face ca testul de pulverizare cu sare să dureze de la 200 de ore la 2000 de ore și face ca produsul să fie sigur pentru utilizare în medii marine.
2, Implanturi medicale: biocompatibilitate și personalizare individualizată
Afacerea medicală are nevoie de piese metalice imprimate 3D care sunt sigure pentru viețuitoare și pot fi utilizate în multe moduri diferite. Problema principală este să vă asigurați că „funcția structurii materialului” se potrivește de trei ori. De exemplu, protezele personalizate ale articulației șoldului trebuie să îndeplinească următorii parametri pentru post-procesare:

Activare biologică de suprafață: pe suprafața aliajului de titan se generează un strat de oxid poros de 20 μm grosime prin oxidarea cu micro arc. Porozitatea este menținută între 30% și 40%, iar dimensiunea porilor este între 50 și 100 μm, ceea ce este similar cu structura trabeculelor osoase umane. O investigație clinică a demonstrat că acest tratament de suprafață poate crește ritmul integrării osoase cu 40%, atingând o rată de stabilitate a protezei de 98,7% la șase luni după-operație.
Tratament care nu folosește magneți: Pentru ca rezonanța magnetică nucleară să funcționeze, magnetismul rezidual al materialului trebuie să fie mai mic de 5nT, iar diferența de orientare a domeniului magnetic care se întâmplă în timpul tipăririi trebuie îndepărtată prin tratament cu soluție solidă (izolare la 850 de grade timp de 2 ore și stingere cu apă). După această terapie, regiunea artefactelor de imagine cauzate de un stent cardiac specific într-un aparat RMN 3T sa micșorat cu 82%.
Controlul dimensiunii care este unic pentru dvs.: un centru de prelucrare cu legături cu cinci-axe șlefuiește suprafața îmbinării cu o precizie de dimensiune de ± 0,02 mm. Folosind inginerie inversă pentru a scana datele CT ale pacientului, imprimarea 3D și prelucrarea de precizie CNC, un implant personalizat de reparare a craniului se potrivește în 99,3% din locul defectului.
3. Realizarea de mașini: echilibrarea greutății și costurilor
În sectorul auto, există o nevoie „polarizată” de piese metalice imprimate 3D. Modelele high-end doresc cea mai bună performanță, în timp ce modelele low-cost vor să scadă costurile. Această cerință unică face ca tehnologia de post-procesare să se schimbe în două moduri:

Procesare de-componente de înaltă performanță: carcasa motorului unui vehicul nou cu energie este construită din aliaj de aluminiu imprimat 3D. Tratamentul termic T6 (soluție solidă 530 grade + îmbătrânire artificială 170 grade) crește rezistența la tracțiune de la 280 MPa la 380 MPa. Conductivitatea termică este, de asemenea, îmbunătățită de la 120 W/(m · K) la 180 W/(m · K) pentru a îndeplini nevoile modulelor IGBT pentru disiparea căldurii.
Prelucrarea componentelor economice: Un model economic specific folosește suporturi din oțel inoxidabil imprimate 3D, cu rugozitatea suprafeței diminuată de la Ra10 μm la Ra3,2 μm prin tratament de sablare folosind particule de nisip Al2O3 cu dimensiunea de 80 de ochiuri. Concomitent, se creează un strat de compresiune de 0,5 μm grosime, care prelungește durata de viață la oboseală de la 50.000 la 200.000 de cicluri, îndeplinind criteriile de utilizare de 10 ani.
Optimizarea producției în loturi: un dispozitiv SLM cu mai multe-capete laser imprimă un corp de supapă de transmisie specific, iar un interferometru laser online verifică calitatea legăturii dintre straturile în timp real. Cu ajutorul tratamentului automat de peening shot peening (mărgele de sticlă, dimensiunea particulelor 220 ochiuri), timpul de post-procesare pentru o bucată este redus de la 45 de minute la 12 minute, ceea ce este suficient timp pentru a face 500.000 de bucăți pe an.
4. Echipamente energetice: durată lungă de viață garantată și rezistență la coroziune
Piesele metalice imprimate 3D trebuie să poată face față unor condiții foarte dure, cum ar fi temperaturile ridicate, presiuni mari și coroziune semnificativă. Acest lucru este valabil în sectoarele energiei nucleare, petrochimice și altele. O supapă specifică submarină pentru petrol și gaz este construită dintr-un aliaj pe bază de nichel-care a fost imprimat 3D. Sistemul său de post-procesare include:

Curățarea cu fluide supercritice: Folosind CO2 lichid pentru a îndepărta resturile de praf din canalul de curgere intern, această metodă este de opt ori mai eficientă decât curățarea cu ultrasunete obișnuită, iar dimensiunea particulelor rămase este menținută sub 10 μm.
Tratament termic gradient: Prin călire segmentată (călire cu apă la 1050 de grade + 760 grad de călire cu ulei), se formează un strat martensitic de 1 mm grosime pe suprafața materialului, în timp ce structura austenită este păstrată în miez. Acest lucru face ca rezistența la impact a supapei să treacă de la 20J la 120J în condiții de temperatură scăzută de -46 de grade.
Tehnologia de acoperire compozită: În primul rând, pulverizarea cu plasmă creează un strat ceramic de Al2O3-13% TiO2 cu o grosime de 0,3 mm. Apoi, placarea cu laser adaugă un strat de aliaj NiCrBSi de 0,1 mm grosime. Acest lucru scade rata de coroziune a supapei de la 0,02 mm/an la 0,001 mm/an într-o soluție de NaCl 5%.