Các yêu cầu về độ nhám bề mặt để in 3D kim loại trong các ngành công nghiệp khác nhau là gì?

一, Ý nghĩa kỹ thuật và ảnh hưởng công nghiệp của độ nhám bề mặt.
Độ nhám bề mặt (Ra) là thước đo chính của hình dạng hình học vi mô của bề mặt. Con số xuất hiện ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống mài mòn, ăn mòn, mỏi và bịt kín của thành phần. Khi bạn in 3D bằng kim loại, giá trị Ra bị ảnh hưởng bởi những thứ như kích thước của hạt bột, độ dày của lớp, công suất của tia laser và kỹ thuật quét. Ví dụ, bột mịn (15–45 μm) có thể có giá trị Ra thấp tới 3–5 μm vì nó chảy tốt và lấp đầy bể tan chảy một cách đồng đều. Mặt khác, bột thô (53–105 μm) thường có giá trị Ra trong khoảng từ 8 đến 12 μm vì các hạt của chúng quá lớn.
Trong hầu hết các trường hợp, giá trị Ra của các bộ phận in chưa được tối ưu hóa nằm trong khoảng từ 7 đến 20 μm. Cấp độ này có thể phù hợp với hầu hết các nhu cầu công nghiệp, mặc dù có những rủi ro lớn về mặt chức năng trong ngành-cao cấp.
Hàng không vũ trụ: Các bề mặt gồ ghề có thể dễ dàng gây ra ứng suất, có thể làm cho các cánh động cơ bị gãy quá sớm khi chúng ở nhiệt độ và áp suất cao.
Vật liệu cấy ghép y tế: Nồng độ Ra cao hơn 3,2 μm làm tăng nguy cơ vi sinh vật bám vào và có thể gây nhiễm trùng sau phẫu thuật;
Thiết bị điện tử tiêu dùng: Độ nhám bề mặt có thể khiến các bộ phận quang học khó truyền ánh sáng qua hơn và làm giảm độ rõ của hình ảnh.
2, Nhu cầu và ví dụ về sự khác biệt hóa ngành
1. Hàng không vũ trụ: Mục tiêu cuối cùng của Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 1,6 μm
Lĩnh vực hàng không vũ trụ có những tiêu chuẩn rất nghiêm ngặt về độ tin cậy của các bộ phận. Ví dụ, cánh tuabin phải có khả năng chịu được lực ly tâm 100.000 vòng/phút ở nhiệt độ cao 1300 độ C. Ngay cả những sai sót nhỏ trên bề mặt cũng có thể gây ra hậu quả khủng khiếp. Trong thế giới kinh doanh, người ta đã khẳng định rằng:
Tiêu chuẩn kỹ thuật: Để giảm nguy cơ bong tróc lớp oxy hóa ở nhiệt độ cao-, giá trị Ra của các bộ phận thiết yếu phải được giữ trong khoảng từ 0,8 đến 1,6 μm.
Trong một kịch bản điển hình, công nghệ nấu chảy chọn lọc bằng laser (SLM) được sử dụng để in các lưỡi tinh thể đơn cho một loại động cơ máy bay nhất định. Sau đó, đánh bóng bằng điện chân không được sử dụng để làm cho bề mặt mịn hơn, giảm độ nhám từ Ra12 m xuống Ra0,8 m và tăng tuổi thọ mỏi lên 40%.
Đổi mới quy trình: Máy Huashu High Tech FS200M có điểm sáng mịn 40 μm có thể in trực tiếp các bộ phận Ra3.0 μm. Điều này đáp ứng nhu cầu của ngành hàng không vũ trụ về sản xuất hàng loạt các bộ phận có độ chính xác nhỏ.
2. Cấy ghép y tế: đường đỏ tương thích sinh học với Ra 3,2 m
Ngành kinh doanh y tế cần các bề mặt gồ ghề vì chúng an toàn hơn cho con người và hoạt động tốt hơn với những thứ khác:
Cấy ghép chỉnh hình: Khớp giả bằng hợp kim titan phải mô phỏng cấu trúc phân tử của xương, độ nhám bề mặt được quy định ở Ra1,5-2,5 μm để tạo điều kiện cho tế bào xương bám dính và tăng sinh;
Cấy ghép nha khoa: Giá trị Ra của vùng ren phải Nhỏ hơn hoặc bằng 3,2 μm; nếu không, sự phát triển của vi khuẩn có thể gây ra viêm quanh implant.
Việc tối ưu hóa toàn bộ chuỗi quy trình của Yunyao Shenwei (rải bột siêu mịn + điều khiển đường dẫn quang có độ chính xác cao-) mang lại cho bề mặt chất lượng Ra0,8–2,8 μ m. Điều này có nghĩa là bộ cấy ghép có thể được đưa thẳng vào phòng phẫu thuật mà không cần xử lý thêm.
3. Điện tử dành cho người tiêu dùng: Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 μm là tiêu chí cấp quang học.
Việc thúc đẩy các sản phẩm nhỏ hơn và nhiều chức năng hơn trong thiết bị điện tử tiêu dùng là động lực thúc đẩy việc tìm kiếm các bề mặt nhẵn.
Bộ phận quang học: Giá đỡ cho camera điện thoại di động phải có Ra từ 0,8 μm trở xuống để tránh hình ảnh bị mờ do tán xạ ánh sáng.
Các bộ phận kết cấu: Để bản lề laptop không bị mòn quá nhanh, chúng cần được xử lý bằng bề mặt có Ra nhỏ hơn 1,6 μm.
Thực tiễn trong ngành: Thiết bị iSLM80P của Zhongrui Technology sử dụng công nghệ rải bột động và điểm 25 m để in trực tiếp các ăng-ten siêu nhỏ có Ra 3,2 m. Điều này giúp giảm 80% thời gian xử lý hậu kỳ so với các phương pháp tiêu chuẩn.
4. Năng lượng và nấm mốc: sự dung hòa tốt giữa chi phí và Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 6,3 μ m
Trong quá trình chế tạo thiết bị năng lượng và khuôn mẫu, độ nhám bề mặt cần phải là sự kết hợp tốt giữa chi phí và hiệu suất:
Buồng đốt tuabin khí: Cần có khả năng chịu được nhiệt độ cao 1200 độ và xói mòn khí. Độ nhám bề mặt cần được giữ trong khoảng Ra3.2 đến 6,3 μm để tìm ra sự dung hòa giữa khả năng chống ăn mòn và hiệu quả xử lý.
Khuôn phun: Giá trị Ra của bề mặt kênh làm mát phù hợp phải nhỏ hơn hoặc bằng 6,3 μ m. Nếu không, sản phẩm có thể bị biến dạng do không nguội đều.
Ví dụ, công nghệ SLM được sử dụng để in một loại khuôn ô tô nhất định. Đánh bóng bằng hóa chất đã làm giảm giá trị Ra từ 15 μm xuống 6,3 μm, giúp khuôn bền hơn 30%.