Quá trình loại bỏ bột có làm hỏng các bộ phận in 3D bằng kim loại không?

一, Cơ sở lý luận và sự cần thiết của quá trình loại bỏ bột
Các công nghệ in 3D kim loại như SLM và EBM chế tạo các sản phẩm bằng cách nấu chảy từng lớp bột kim loại. Sau khi in, các bộ phận được chôn trong bột chưa tan chảy. Nếu những bột còn sót lại này không được làm sạch hoàn toàn, chúng có thể gây ra nhiều vấn đề:
Mối nguy hiểm về cấu trúc: Tắc nghẽn bột trong các kênh làm mát hoặc các kênh dòng chảy bên trong, có thể ngăn nhiệt thoát ra ngoài và có khả năng gây ra các thảm họa về cấu trúc;
Giảm hiệu suất: Cặn bột làm thay đổi độ nhám của bề mặt vật phẩm, làm giảm khả năng chống ăn mòn và độ bền mỏi của chúng.
Việc đổ bột có thể gây ra sự cố hoặc thất bại trong nhiệm vụ trong lĩnh vực cấy ghép y tế hoặc máy bay.
Vì vậy, loại bỏ bột không chỉ là một quy trình làm sạch; nó cũng là một thành phần quan trọng để đảm bảo các bộ phận hoạt động tốt.
2, Các vấn đề và nguy cơ hư hỏng phát sinh trong quá trình loại bỏ bột
Việc loại bỏ bột là rất quan trọng nhưng bản thân quá trình này rất khó khăn và nếu thực hiện sai có thể làm hỏng các bộ phận.
1. Làm sạch các công trình phức tạp rất khó
Bột có xu hướng bám vào các vật thể in 3D bằng kim loại ở những nơi như tường mỏng, hốc bên trong và các lỗ giao nhau. Ví dụ, một loại đầu phun động cơ oxy/dầu hỏa lỏng nhất định có hàng trăm lỗ phun so le. Tại một thời điểm, tỷ lệ bột làm sạch còn sót lại với luồng không khí và độ rung bình thường có thể lên tới 8%. Nếu bạn làm sạch quá mạnh, thành mỏng có thể bị uốn cong hoặc lỗ chân lông có thể bị vỡ do lực căng cơ học quá lớn.
2. Đặc tính của bột và hiệu quả của chúng khi áp dụng quy trình
bột kim loại có thể thay đổi có kích thước hạt, khả năng chảy và độ bám dính rất khác nhau. Ví dụ, bột hợp kim titan có các hạt nhỏ và rất dễ phản ứng nên có thể phản ứng với bề mặt của các bộ phận. Mặt khác, bột hợp kim gốc niken{2}}khá cứng và có thể làm xước bề mặt khi làm sạch bằng rung. Nguy cơ gây hại sẽ tăng lên rất nhiều nếu sử dụng sai phương pháp loại bỏ bột (như luồng không khí, độ rung, siêu âm, v.v.) dựa trên đặc tính của bột.
3. Hạn chế của việc làm bằng tay
Làm sạch các chi tiết lớn hoặc chính xác bằng tay không hiệu quả lắm và khó thực hiện tốt. Ví dụ, các bộ phận kết cấu lớn trong lĩnh vực hàng không vũ trụ có cả ống nhỏ và lớn bên trong. Nếu bạn lắc hoặc rung chúng bằng tay, chúng có thể di chuyển hoặc gây quá nhiều áp lực lên một khu vực, từ đó có thể gây ra các vết nứt. Ngoài ra, nếu người vận hành không sử dụng thiết bị bảo hộ phù hợp, họ có thể hít phải bột kim loại khi thực hiện công việc, điều này có hại cho sức khỏe của họ.
3, Các bước thực hiện trong ngành nhằm ngăn chặn và kiểm soát thiệt hại
Ngành công nghiệp đã đưa ra một số phương pháp thông minh và tiêu chuẩn hóa để giảm nguy cơ hư hỏng trong quá trình loại bỏ bột.
1. Tối ưu hóa thiết kế: Giúp việc vệ sinh dễ dàng hơn ngay từ đầu
Thiết kế để dễ dàng làm sạch: Bao gồm các nhu cầu làm sạch trong giai đoạn thiết kế, bao gồm việc cải thiện các góc của rãnh thoát nước và bố trí các lỗ thoát khí lớn hơn để bột có thể chảy tự nhiên. Bằng cách thay đổi các thông số thiết kế, tỷ lệ cặn bột trong một nghiên cứu điển hình về đầu phun động cơ đã được giảm xuống dưới 1%.
Cải thiện kết cấu đỡ: Làm các kết cấu đỡ ở các phần treo dễ tháo lắp để việc vệ sinh không chạm nhiều vào các bộ phận. Ví dụ: Desktop Metal sử dụng công nghệ hỗ trợ gốm có thể tách rời để giữ cho giá đỡ và các bộ phận không dính vào nhau trong quá trình thiêu kết.
2. Cách làm mới: Giúp việc dọn dẹp nhanh hơn và chính xác hơn
Hệ thống làm sạch bột tự động: Hệ thống TCB{2}}100 của Chiết Giang Tuobo làm sạch các phần bột lớn một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng cách sử dụng kết hợp xoay 360-độ ba chiều, rung và luồng khí áp suất cao. Điều này làm giảm nhu cầu của mọi người để thực hiện công việc. Kỹ thuật này có thể tiết kiệm 90% thời gian làm sạch và giảm nguy cơ làm hỏng các bộ phận.
Sốc siêu âm và khí trơ: Đối với các mặt hàng chính xác, rung siêu âm tần số thấp và sốc khí trơ có thể loại bỏ rất ít bột còn sót lại mà không làm tổn thương bề mặt. Ví dụ, trong khi chế tạo thiết bị cấy ghép chỉnh hình, tần số làm sạch siêu âm cần được điều chỉnh chính xác theo kích thước của các hạt bột để tránh lực tác động quá lớn của bong bóng.
3. Phát hiện và phản hồi: một hệ thống-vòng khép kín đảm bảo chất lượng làm sạch
Công nghệ phát hiện CT: Sau khi làm sạch, CT công nghiệp sẽ quét bên trong các bộ phận để tìm bất kỳ cặn bột nào hoặc các vấn đề về cấu trúc. Thông qua cơ chế phản hồi CT, một công ty hàng không vũ trụ nào đó đã nâng tỷ lệ vượt qua thanh toán bù trừ từ 70% lên 99%.
Xây dựng cơ sở dữ liệu: Thiết lập cơ sở dữ liệu với thông tin về các vật liệu khác nhau, các yếu tố hình học và kỹ thuật làm sạch để mọi hoạt động sản xuất trong tương lai có thể tuân theo các nguyên tắc tương tự. Ví dụ: Liantai Technology đã tạo ra gói tham số quy trình làm sạch cho công nghệ SLM hoạt động với các vật liệu như hợp kim titan và hợp kim nhôm.