Các bộ phận in 3D kim loại có thể đạt được hiệu ứng gương không?

1. Nguyên tắc kỹ thuật: Làm thế nào in 3D có thể đáp ứng nhu cầu về gương?
Lợi ích chính của in 3D kim loại là nó có thể tạo ra các hình dạng phức tạp ngay lập tức. Tuy nhiên, độ nhám bề mặt ban đầu của nó (Ra10-50 μ m) rất khác so với tiêu chuẩn gương (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Khái niệm cơ bản về in-có độ chính xác cao
Ví dụ, công nghệ Nóng chảy Laser Chọn lọc (SLM) kết hợp một lớp bột mỏng 20–60 μm và một điểm laser chỉ rộng vài micromet để đạt được độ chính xác về chiều là ± 20–50 μm. Điều này tạo nên một nền tảng chắc chắn cho việc đánh bóng sau này. Trung tâm quy trình đầy đủ dành cho sản xuất bồi đắp kim loại mà Hanbang Laser và Zhongnan ZhiThành cùng hợp tác đã giảm độ nhám ban đầu của các cánh tuabin xuống Ra12 μm bằng cách cải thiện chiến lược quét và kiểm soát độ dày lớp. Điều này làm cho nó có thể xử lý gương.
Tác động của đặc tính vật liệu
Do hệ số giãn nở nhiệt thấp và khả năng chống ăn mòn cao, hợp kim titan, thép không gỉ và các vật liệu khác đã trở thành lựa chọn tốt nhất để xử lý gương. Ví dụ, hợp kim titan TC4 thường được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ có thể loại bỏ các lỗ rỗng bằng cách ép đẳng tĩnh nóng (HIP) sau khi in SLM. Điều này làm cho mật độ vật liệu đạt 99,9% và giúp việc đánh bóng đồng đều hơn nhiều.
2. Đường dẫn quy trình: Xem xét toàn bộ quy trình, từ in đến phản chiếu
Để có bề ngoài như gương, bạn cần trải qua bốn bước chính: mài thô, mài mịn, đánh bóng và phủ. Mỗi bước cần được kiểm soát cẩn thận:
Loại bỏ các lớp và khuyết tật thông qua mài thô và mịn
Mài cơ học: Sử dụng đá mài kim cương hoặc giấy nhám cacbua silic để loại bỏ dần các mẫu lớp in. Ví dụ: in 3D Jialichuang sử dụng thiết bị mài tự động để làm cho các bộ phận xử lý BJ bớt thô hơn, từ Ra2,4 μ m đến Ra0,8 μ m, trong khi vẫn giữ nguyên mức độ chính xác.
Khắc hóa học: Các dung dịch axit được sử dụng để hòa tan có chọn lọc các bề mặt nhô ra trên các hình dạng khoang bên trong phức tạp, giúp cho việc loại bỏ vật liệu đồng đều. Ví dụ, một công ty hàng không đã sử dụng dung dịch ăn mòn dựa trên axit photphoric để làm cho cánh động cơ ít bị mài mòn hơn, từ Ra15 μm đến Ra3 μm.
Đánh bóng: Chuyển từ-gương phụ này sang gương phụ khác
Đánh bóng cơ học: Phương pháp đánh bóng ba bước WENDT{0}}sử dụng một bánh xe đánh bóng thô để loại bỏ các vết mài, một bánh xe đánh bóng vừa để làm phẳng bề mặt và một bánh xe đánh bóng mịn để có được lớp hoàn thiện như gương. Ví dụ: mô cấy hông của Johnson & Johnson có độ nhám bề mặt Ra0,05 μm sau quá trình xử lý này, đáp ứng các tiêu chí tương thích sinh học.
Có thể đánh bóng không căng thẳng-bằng phương pháp đánh bóng điện phân, giúp làm tan các va chạm nhỏ trên bề mặt bằng điện. Ví dụ: một thương hiệu đồng hồ nhất định sử dụng chất điện phân gốc axit nitric-để làm cho vỏ thép không gỉ 316L bớt nhám hơn, từ Ra0,8 μ m đến Ra0,02 μ m, đồng thời, nó làm cho vỏ có khả năng chống ăn mòn cao hơn.
Lớp phủ: cải tiến kép về chức năng và trang trí
Lắng đọng hơi vật lý (PVD): Quá trình này đặt các lớp phủ cứng như TiN và CrN lên các chất nền gương. Độ dày có thể được điều chỉnh trong khoảng từ 0,5 đến 2 μm. Điều này làm cho lớp phủ có khả năng chống mài mòn cao hơn và mang lại cho chúng những hiệu ứng đẹp mắt như vàng và đen. Ví dụ, một nhà sản xuất ô tô đã sử dụng công nghệ PVD để làm cho lẫy chuyển số có độ bền hơn 500.000 lần.
Mạ niken hóa học: Quá trình lắng đọng không dùng điện tạo ra một lớp niken nhất quán trên các bề mặt cong phức tạp dày từ 10 đến 20 μm. Ví dụ, một nhà sản xuất máy bay đã chế tạo các vòi phun nhiên liệu có khả năng chống ăn mòn cao gấp ba lần bằng cách sử dụng lớp mạ niken điện phân, trong khi vẫn giữ kích thước chính xác trong phạm vi ± 0,01 mm.
3. Sử dụng trong kinh doanh: Ứng dụng phổ biến của in 3D gương
Lĩnh vực hàng không vũ trụ
Cánh tuabin, buồng đốt và các bộ phận khác phải có khả năng xử lý đồng thời cả nhiệt độ cao và khí động học tốt. Ví dụ: GE Aviation đã sử dụng phương pháp đánh bóng điện phân SLM+ để làm cho bề mặt của các cánh động cơ LEAP bớt thô ráp hơn, từ Ra10 μm đến Ra0,2 μm. Điều này giúp động cơ tiết kiệm nhiên liệu hơn 2%.
Lĩnh vực thiết bị y tế
Cấy ghép chỉnh hình, dụng cụ phẫu thuật và những thứ khác cần phải tương thích sinh học và chống lại vi khuẩn. Ví dụ: một công ty nào đó đã tạo ra một chiếc cốc acetabular bằng hợp kim titan in 3D- có độ nhám bề mặt là Ra0,03 μm sau khi đánh bóng bằng điện phân. Điều này có nghĩa là vi trùng ít có khả năng bám vào và nguy cơ nhiễm trùng sau phẫu thuật cũng thấp hơn nhiều.
Trong lĩnh vực điện tử tiêu dùng
Bản lề cho màn hình gập,-vỏ đồng hồ cao cấp và những thứ khác cần phải vừa nhẹ vừa chắc chắn. Ví dụ, Hanbang Laser đã chế tạo bản lề hợp kim titan cho một thương hiệu điện thoại di động. Nó dày 0,3mm và có độ cứng bề mặt HV1200, đáp ứng yêu cầu của 200.000 lần thử nghiệm.