Jakie są wymagania dotyczące chropowatości powierzchni w przypadku druku 3D z metalu w różnych gałęziach przemysłu?

一, Znaczenie techniczne i wpływ przemysłowy chropowatości powierzchni.
Chropowatość powierzchni (Ra) jest kluczową miarą mikro-kształtu geometrycznego powierzchni. Liczba, która się pojawia, ma bezpośredni wpływ na odporność elementu na zużycie, korozję, zmęczenie i uszczelnienie. Podczas drukowania 3D z metalu na wartość Ra wpływają takie czynniki, jak wielkość cząstek proszku, grubość warstw, moc lasera i technika skanowania. Na przykład drobny proszek (15–45 μm) może mieć wartość Ra tak niską jak 3–5 μm, ponieważ dobrze się płynie i równomiernie wypełnia jeziorko. Z drugiej strony proszki gruboziarniste (53–105 μm) mają zwykle wartości Ra między 8 a 12 μm, ponieważ ich cząstki są zbyt duże.
W większości przypadków wartości Ra drukowanych części, które nie zostały zoptymalizowane, mieszczą się w przedziale od 7 do 20 μm. Ten poziom może zaspokoić większość potrzeb przemysłowych, chociaż w branży-high-end istnieje duże ryzyko funkcjonalne.
Lotnictwo i kosmonautyka: Szorstkie powierzchnie mogą łatwo powodować narastanie naprężeń, co może spowodować zbyt szybkie pękanie łopatek silnika pod wpływem wysokiej temperatury i ciśnienia.
Implanty medyczne: Poziom Ra wyższy niż 3,2 μm zwiększa ryzyko przyklejenia się do nich mikroorganizmów i może powodować infekcje po zabiegu;
Elektronika użytkowa: Chropowatość powierzchni może utrudniać częściom optycznym przepuszczanie światła i obniżać klarowność obrazów.
2. Potrzeby i przykłady zróżnicowania branż
1. Przemysł lotniczy: ostateczny cel Ra mniejszy lub równy 1,6 μm
W sektorze lotniczym obowiązują bardzo rygorystyczne normy dotyczące niezawodności części. Na przykład łopatki turbin muszą być w stanie wytrzymać siłę odśrodkową wynoszącą 100 000 obrotów na minutę w wysokiej temperaturze 1300 stopni Celsjusza. Nawet niewielkie wady powierzchni mogą mieć straszne skutki. W świecie biznesu ustalono, że:
Standard techniczny: aby zmniejszyć ryzyko złuszczania się-warstwy utleniającej w wysokiej temperaturze, wartość Ra najważniejszych części powinna utrzymywać się w przedziale od 0,8 do 1,6 μm.
W typowym scenariuszu do drukowania ostrzy monokrystalicznych dla określonego typu silnika lotniczego zastosowano technologię selektywnego topienia laserowego (SLM). Następnie zastosowano elektropolerowanie próżniowe w celu wygładzenia powierzchni, obniżenia chropowatości z Ra12 m do Ra0,8 m i zwiększenia trwałości zmęczeniowej o 40%.
Innowacja procesowa: Maszyna Huashu High Tech FS200M ma drobną plamkę świetlną o średnicy 40 μm, która może bezpośrednio drukować części Ra3,0 μm. Zaspokaja to potrzeby przemysłu lotniczego w zakresie masowej produkcji małych precyzyjnych części.
2. Implanty medyczne: biokompatybilność czerwona linia z Ra 3,2 m
Branża medyczna potrzebuje szorstkich powierzchni, ponieważ są one bezpieczniejsze dla ludzi i lepiej współpracują z innymi rzeczami:
Implanty ortopedyczne: Protezy stawów ze stopu tytanu muszą naśladować beleczkowatą strukturę kości, z chropowatością powierzchni regulowaną na poziomie Ra1,5-2,5 μm, aby ułatwić przyleganie i proliferację komórek kostnych;
Implanty dentystyczne: Wartość Ra obszaru gwintowanego musi być mniejsza lub równa 3,2 μm; w przeciwnym razie rozwój bakterii może spowodować zapalenie wokół implantu.
Optymalizacja całego łańcucha procesu Yunyao Shenwei (rozprowadzanie bardzo drobnego proszku +-wysoka precyzja kontroli ścieżki optycznej) zapewnia powierzchni jakość Ra0,8–2,8 μm. Oznacza to, że implanty mogą trafić bezpośrednio na salę operacyjną, bez konieczności wykonywania dodatkowej obróbki.
3. Elektronika dla konsumentów: Ra Kryterium klasy optycznej jest mniejsze lub równe 0,8 μm.
Dążenie do mniejszych produktów i większej liczby funkcji w elektronice użytkowej napędza poszukiwanie gładkich powierzchni.
Części optyczne: Uchwyt aparatu w telefonie komórkowym musi mieć współczynnik Ra wynoszący 0,8 μm lub mniej, aby uniknąć rozmycia obrazu spowodowanego rozpraszaniem światła.
Części konstrukcyjne: Aby zapobiec zbyt szybkiemu zużyciu zawiasów laptopa, należy je pokryć powierzchnią o współczynniku Ra mniejszym niż 1,6 μm.
Praktyka branżowa: Technologia Zhongrui Sprzęt iSLM80P wykorzystuje technologię punktową 25 m i dynamicznego rozprowadzania proszku do bezpośredniego drukowania mikroanten o Ra 3,2 m. Skraca to czas-przetwarzania końcowego o 80% w porównaniu do metod standardowych.
4. Energia i pleśń: dobry kompromis pomiędzy kosztem a Ra Mniej niż lub równy 6,3 μm
Przy wytwarzaniu sprzętu i form energetycznych chropowatość powierzchni musi stanowić dobre połączenie kosztów i wydajności:
Komora spalania turbiny gazowej: musi być w stanie wytrzymać wysokie temperatury do 1200 stopni i erozję gazową. Aby znaleźć kompromis między odpornością na korozję a wydajnością przetwarzania, chropowatość powierzchni musi wynosić od Ra3,2 do 6,3 μm.
Forma wtryskowa: Wartość Ra powierzchni konforemnego kanału chłodzącego powinna być mniejsza lub równa 6,3 μm. Jeśli tak nie jest, produkt może się zniekształcić, ponieważ nie chłodzi równomiernie.
Na przykład technologię SLM wykorzystano do wydrukowania pewnego rodzaju formy samochodowej. Polerowanie chemiczne obniżyło wartość Ra z 15 μm do 6,3 μm, co wydłużyło trwałość formy o 30%.