Những rủi ro của việc loại bỏ bột không hoàn toàn trong in 3D kim loại là gì?

一, Lỗ hổng trong quy trình: Cặn bột khiến chất lượng chi tiết in không ổn định.
1. Bề mặt quá nhám và có vấn đề về kết cấu
In 3D kim loại xây dựng mọi thứ bằng cách làm tan chảy từng lớp bột kim loại. Nếu cặn bột không được làm sạch hoàn toàn, bề mặt của sản phẩm in sẽ có những vết lồi lõm hoặc lỗ thủng. Ví dụ, khi in lưỡi dao cho động cơ hàng không, bột hợp kim titan còn sót lại có thể làm cho bề mặt cứng hơn bình thường, điều này có thể làm hỏng hiệu suất của máy bay. Bột còn sót lại có thể hạn chế đường quét laser, điều này có thể dẫn đến lỗi Thiếu kết hợp. Những khuyết điểm này khiến cho các bộ phận trở nên yếu hơn rất nhiều và dễ bị gãy hơn.


2. “Vùng khóa bột” bên trong các cấu trúc phức tạp
Vấn đề cặn bột dễ nhận thấy nhất ở các phần phức tạp có kênh làm mát, lớp xen kẽ tổ ong hoặc kênh dòng hình khuyên. Ví dụ, đầu phun của một số động cơ oxy/dầu hỏa lỏng có hàng trăm lỗ nằm so le. Khi mọi người lần đầu tiên bắt đầu sử dụng phương pháp làm sạch bằng luồng khí và rung thông thường, tỷ lệ bột còn sót lại cao tới 8%. Những bột còn sót lại này có thể bị oxy hóa và phát triển khi nhiệt độ thay đổi, có thể chặn các kênh làm mát và gây ra lỗi làm mát trong quá trình thử nghiệm đốt cháy động cơ. Trong một số trường hợp, chúng thậm chí có thể gây ra thảm họa về cấu trúc.

3. Mối nguy hiểm về an toàn liên quan đến cấy ghép cấu trúc xốp
Trong y học, vấn đề tồn dư bột trong cấy ghép chỉnh hình xốp in 3D (như thiết bị hợp nhất giữa các đốt sống và cốc ổ cối) liên quan trực tiếp đến sự an toàn của bệnh nhân. Nếu bột kim loại không được loại bỏ hoàn toàn, nó có thể khiến các hạt rơi ra do ma sát hoặc chất lỏng ăn mòn sau khi thiết bị cấy ghép được đưa vào cơ thể. Điều này có thể gây ra tình trạng viêm hoặc lắng đọng ion kim loại, có thể khiến bộ cấy bị lỏng hoặc hỏng.

2, An toàn thiết bị: Cặn bột có thể gây cháy, nổ, sự cố thiết bị
1. Bụi kim loại dễ cháy, nổ có thể gây nổ.
In 3D kim loại sử dụng các loại bột như titan, nhôm, magie và các loại khác rất dễ nổ. Các hạt càng nhỏ (thường là 15–100 micron) thì chúng càng dễ phát nổ. Ví dụ, giới hạn nổ thấp hơn của bột nhôm trong không khí chỉ là 40g/m³. Nếu bột còn sót lại tích tụ bên trong thiết bị và tiếp xúc với tĩnh điện, tia lửa hoặc bề mặt nóng, nó có thể tạo ra vụ nổ bụi làm hỏng thiết bị hoặc thậm chí gây thương tích cho con người.

2. Sự cố với hệ thống laser và các bộ phận chuyển động
Bột còn sót lại có thể che phủ thấu kính quét tia laser hoặc cản trở vòi cấp bột, điều này có thể làm cho năng lượng laser yếu hơn hoặc khiến bột không thể phân phối. Ngoài ra, bột bám vào các bộ phận chuyển động như đường ray của bệ in và trục quay có thể làm tăng tốc độ mài mòn, có thể khiến thiết bị bị kẹt hoặc làm cho thiết bị kém chính xác hơn. Do cặn bột, một công ty nào đó đã gặp rất nhiều sự cố về laser và chi phí bảo trì lên tới 30% giá ban đầu của thiết bị.

3. Hệ thống bảo vệ khí trơ không hoạt động.
In 3D kim loại phải diễn ra trong môi trường argon hoặc nitơ để ngăn chặn quá trình oxy hóa; tuy nhiên, cặn bột có thể cản trở đường ống tuần hoàn khí, làm giảm tốc độ dòng khí bảo vệ và nâng cao nồng độ oxy cục bộ trên mức chấp nhận được. Điều này không chỉ khiến vật liệu in kém chất lượng mà còn có thể khiến bột kim loại tự bốc cháy.

3, Hiệu suất sản phẩm: Dư lượng bột làm cho các chỉ số chức năng cốt lõi yếu đi.
1. Đặc tính cơ học giảm
Bột còn sót lại có thể thay đổi mật độ của vật thể in, tạo ra những vùng có lực căng tăng lên. Ví dụ: khi in các kết cấu làm bằng thép cường độ-cao, cặn bột có thể làm giảm cường độ chảy từ 15% đến 20%. Điều này không đủ tốt cho ngành hàng không vũ trụ, nơi có những tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt về chất lượng vật liệu.

2. Không có khả năng xử lý nhiệt tốt
Cặn bột có thể cản trở các vi mạch hoặc cánh tản nhiệt trong các thiết bị điện tử hoặc các bộ phận động cơ cần thoát nhiệt nhanh chóng. Điều này có thể làm giảm đáng kể hiệu suất dẫn nhiệt. Một nghiên cứu cho thấy rằng cứ tăng 1% tỷ lệ cặn bột, hiệu suất tản nhiệt có thể giảm từ 5% đến 8%.

3. Thiệt hại về khả năng bịt kín và chống ăn mòn
Cặn bột có thể làm tổn hại đến mật độ bề mặt của các bộ phận trong thiết bị hóa học hoặc kỹ thuật hàng hải và khiến các vật liệu ăn mòn dễ dàng xâm nhập hơn. Ví dụ, nếu bột còn sót lại trên các bộ phận bằng thép không gỉ có chứa clorua, nó có thể gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ hoặc nứt ăn mòn do ứng suất.

4, Sức khỏe của người lao động:-tiếp xúc lâu dài với bụi kim loại là một-rủi ro lâu dài.
1. Tổn thương phổi
Nếu các hạt trong bột kim loại có kích thước nhỏ hơn 10 micron, chúng có thể đi sâu vào phổi và lắng đọng trong phế nang, gây ra bệnh bụi phổi, viêm phế quản hoặc xơ phổi. Ví dụ, hít phải bột hợp kim titan trong thời gian dài có thể gây lắng đọng titan trong phổi, biểu hiện là ho và khó thở.

2. Kích ứng da và mắt
Khi cặn bột tiếp xúc với quần áo làm việc hoặc bề mặt thiết bị bẩn, nó có thể gây kích ứng cơ học hoặc bỏng hóa chất trên da của người lao động. Ngoài ra, bột rơi vào mắt có thể làm tổn thương giác mạc hoặc gây viêm kết mạc.

3. Nguy cơ bị nhiễm độc kim loại nặng
Một số loại bột kim loại, như coban và niken, rất nguy hiểm cho sinh vật sống và ở gần chúng trong thời gian dài có thể gây tổn thương não, suy thận hoặc ung thư. Ion coban trong bột hợp kim gốc coban-có thể được hấp thụ qua da hoặc đường hô hấp, dẫn đến "bệnh hợp kim cứng".

5, Giải pháp: Một cách tiếp cận có hệ thống để cải tiến, từ tối ưu hóa thiết kế đến tìm ra những cách mới để thực hiện mọi việc.
1. Giai đoạn thiết kế: Sử dụng ý tưởng “khả năng làm sạch”
Bạn có thể giảm nguy cơ cặn bột bằng cách cải thiện cấu trúc hình học của các bộ phận (ví dụ: bằng cách thêm các lỗ thoát khí và giảm thiểu các góc chết) hoặc bằng cách sử dụng thiết kế tối ưu hóa cấu trúc liên kết. Ví dụ, các doanh nghiệp hàng không vũ trụ đã cắt giảm tỷ lệ cặn bột từ 8% xuống dưới 1% bằng cách thay đổi góc của đầu ra kênh làm mát.

2. Quy trình in: thu bụi trơ và lọc theo nhiều giai đoạn
để giảm nguy cơ cháy tự phát, hãy sử dụng máy hút bụi công nghiệp có hệ thống phân tách sơ bộ ướt giúp hút bụi trong chất lỏng trơ. Thiết kế loại bỏ bụi nhiều giai đoạn theo mô-đun, chẳng hạn như hệ thống PPS bộ lọc cố định, được sử dụng đồng thời để giúp phần tử bộ lọc hoạt động lâu hơn và hoạt động lọc tốt hơn.

3. Sau khi xử lý: tự động làm sạch bột và báo cáo phát hiện
Sử dụng các công nghệ tự động hóa như tác động của khí trơ hai chiều và làm sạch bằng rung siêu âm, cùng với chức năng quét CT hoặc phát hiện tia X-, để tạo ra một hệ thống-vòng kín cho "phản hồi phát hiện làm sạch bột". Ví dụ, một công ty y tế đã sử dụng hệ thống phản hồi phát hiện CT để giữ tỷ lệ tồn dư của bột cấy ghép dưới 0,1%.

4. Quy tắc an toàn: Tăng cường bảo vệ và quản lý tình huống khẩn cấp
Người vận hành phải đeo khẩu trang N95 trở lên, kính mắt-chống tia laser và quần áo chống cháy-. Họ cũng phải được đào tạo an toàn thường xuyên. Nơi làm việc cần có bình chữa cháy kim loại loại D, máy hút bụi chống nổ-và thiết bị báo rò rỉ khí gas. Nó cũng cần chuẩn bị những việc cần làm trong trường hợp cháy, nổ.