Czy metalowe części drukowane 3D mogą uzyskać efekt lustra?

1. Zasada techniczna: W jaki sposób druk 3D może zaspokoić potrzeby luster?
Główną zaletą druku 3D z metalu jest możliwość natychmiastowego tworzenia skomplikowanych kształtów. Jednak jego początkowa chropowatość powierzchni (Ra10-50 μm) znacznie odbiega od standardu lustra (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Podstawy druku-o wysokiej precyzji
Na przykład technologia selektywnego topienia laserowego (SLM) łączy cienką warstwę proszku o grubości 20–60 μm i plamkę lasera o szerokości zaledwie kilku mikrometrów, aby uzyskać dokładność wymiarową wynoszącą ± 20–50 μm. Stanowi to solidną podstawę do późniejszego polerowania. Pełne centrum procesowe do wytwarzania przyrostowego metalu, nad którym wspólnie pracowały Hanbang Laser i Zhongnan Zhicheng, obniżyło początkową chropowatość łopatek turbin do Ra12 μm poprzez ulepszenie strategii skanowania i kontrolowanie grubości warstwy. Umożliwia to obróbkę luster.
Wpływ cech materiału
Ze względu na niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i wysoką odporność na korozję, stopy tytanu, stal nierdzewna i inne materiały stały się najlepszym wyborem do obróbki luster. Na przykład stop tytanu TC4, który jest często stosowany w przemyśle lotniczym, może pozbyć się porów za pomocą prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) po drukowaniu SLM. Dzięki temu gęstość materiału wynosi 99,9% i sprawia, że ​​polerowanie jest znacznie bardziej równomierne.
2. Ścieżka procesu: spojrzenie na cały proces, od drukowania po odbicie lustrzane
Aby uzyskać lustrzany wygląd, należy przejść cztery główne etapy: szlifowanie zgrubne, szlifowanie dokładne, polerowanie i powlekanie. Każdy krok wymaga starannej kontroli:
Usuwanie warstw i wad poprzez szlifowanie zgrubne i drobne
Szlifowanie mechaniczne: Użyj ściernic diamentowych lub papieru ściernego z węglika krzemu, aby powoli pozbyć się nadrukowanych wzorów warstw. Na przykład druk 3D Jialichuang wykorzystuje zautomatyzowany sprzęt do szlifowania, aby części procesowe BJ były mniej szorstkie, począwszy od Ra2,4 μm do Ra0,8 μm, przy zachowaniu tego samego poziomu dokładności.
Trawienie chemiczne: Roztwory kwasowe służą do selektywnego rozpuszczania wypukłości powierzchniowych w przypadku skomplikowanych geometrii wnęk wewnętrznych, co zapewnia równomierne usuwanie materiału. Na przykład jedna firma lotnicza zastosowała roztwór wytrawiający na bazie kwasu fosforowego, aby zmniejszyć ścieralność łopatek silnika, wahając się od Ra15 μm do Ra3 μm.
Polerowanie: skok od-podlustra do lustra
Polerowanie mechaniczne: trzy-etapowa metoda polerowania WENDT wykorzystuje zgrubną tarczę polerską do usuwania śladów szlifowania, średnią tarczę polerską do wygładzania powierzchni i drobną tarczę polerską do uzyskania lustrzanego wykończenia. Na przykład implanty stawu biodrowego firmy Johnson & Johnson po tej obróbce mają chropowatość powierzchni Ra0,05 μm, co spełnia kryteria biokompatybilności.
Polerowanie-bez naprężeń jest możliwe dzięki polerowaniu elektrolitycznemu, które rozpuszcza małe nierówności na powierzchni za pomocą prądu. Na przykład pewna marka zegarków wykorzystuje elektrolit na bazie kwasu azotowego-, dzięki czemu koperta ze stali nierdzewnej 316L jest mniej szorstka, od Ra0,8 μm do Ra0,02 μm, a jednocześnie sprawia, że ​​koperta jest bardziej odporna na korozję.
Powłoka: podwójna poprawa funkcji i dekoracji
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD): W procesie tym twarde powłoki, takie jak TiN i CrN, są nakładane na podłoża lustrzane. Grubość można regulować w zakresie od 0,5 do 2 μm. Dzięki temu powłoki są bardziej odporne na zużycie i nadają im piękne efekty przypominające złoto i czerń. Na przykład jeden z producentów samochodów zastosował technologię PVD, aby manetki zmiany biegów wytrzymywały ponad 500 000 razy.
Chemiczne niklowanie: Proces osadzania bezprądowego generuje spójną warstwę niklu na skomplikowanych zakrzywionych powierzchniach o grubości od 10 do 20 μm. Na przykład producent samolotów zapewnił trzykrotnie większą odporność dysz paliwowych na korozję dzięki zastosowaniu niklowania bezprądowego, zachowując przy tym dokładność wymiarów z dokładnością do ± 0,01 mm.
3. Zastosowanie w biznesie: Typowe zastosowania lustrzanego druku 3D
Dziedzina lotnictwa
Łopatki turbin, komory spalania i inne części muszą wytrzymać zarówno wysokie temperatury, jak i dobrą aerodynamikę. Na przykład firma GE Aviation zastosowała metodę polerowania elektrolitycznego SLM+, aby powierzchnia łopatek silnika LEAP była mniej szorstka, wahając się od Ra10 μm do Ra0,2 μm. Dzięki temu silnik był o 2% bardziej oszczędny pod względem zużycia paliwa.
Dziedzina wyrobów medycznych
Implanty ortopedyczne, narzędzia chirurgiczne i inne rzeczy muszą być biokompatybilne i zwalczać bakterie. Na przykład pewna firma wykonała wydrukowaną w 3D-panewkę ze stopu tytanu, która po polerowaniu elektrolitycznym ma chropowatość powierzchni Ra0,03 μm. Oznacza to, że rzadziej przylegają do niego zarazki, a ryzyko infekcji po zabiegu jest znacznie niższe.
W obszarze elektroniki użytkowej
Zawiasy do składanych ekranów,-ekskluzywnych obudów zegarków i inne rzeczy muszą być zarówno lekkie, jak i mocne. Na przykład firma Hanbang Laser wyprodukowała zawias ze stopu tytanu do telefonu komórkowego określonej marki. Miał grubość 0,3 mm i twardość powierzchniową HV1200, co spełniało wymagania 200 000-krotnych testów.