Kakšne so zahteve glede hrapavosti površine za 3D-tiskanje kovin v različnih panogah?

一, Tehnični pomen in vpliv hrapavosti površine na industrijo.
Hrapavost površine (Ra) je ključno merilo mikro-geometrijske oblike površine. Številka, ki se prikaže zanjo, neposredno vpliva na to, kako dobro je komponenta odporna proti obrabi, koroziji, utrujenosti in tesnjenju. Ko 3D tiskate s kovino, na vrednost Ra vplivajo stvari, kot so velikost delcev prahu, debelina plasti, moč laserja in tehnika skeniranja. Na primer, fin prah (15–45 μ m) ima lahko vrednost Ra tako nizko kot 3–5 μ m, ker dobro teče in enakomerno napolni bazen taline. Po drugi strani pa imajo grobi prahovi (53–105 μm) običajno vrednosti Ra med 8 in 12 μm, ker so njihovi delci preveliki.
V večini primerov so vrednosti Ra natisnjenih delov, ki niso bili optimizirani, med 7 in 20 μm. Ta raven lahko ustreza večini industrijskih potreb, čeprav obstajajo velika funkcionalna tveganja v visoko-industriji.
Letalstvo: grobe površine lahko hitro povzročijo nastanek napetosti, zaradi česar se lahko lopatice motorja prezgodaj zlomijo, ko so pod visoko temperaturo in pritiskom.
Medicinski vsadki: ravni Ra, višje od 3,2 μm, povečajo nevarnost, da se nanje oprimejo mikroorganizmi in lahko povzročijo okužbe po operaciji;
Zabavna elektronika: površinska hrapavost lahko optičnim delom težje prepušča svetlobo in zmanjša jasnost slik.
2, Potrebe in primeri diferenciacije industrije
1. Aerospace: Končni cilj Ra Manjši ali enak 1,6 μm
Letalski in vesoljski sektor ima zelo stroge standarde, kako zanesljivi morajo biti deli. Na primer, turbinske lopatice morajo vzdržati centrifugalno silo 100.000 vrtljajev na minuto pri visoki temperaturi 1300 stopinj Celzija. Tudi majhne površinske napake imajo lahko grozljive posledice. V poslovnem svetu je ugotovljeno, da:
Tehnični standard: Da bi zmanjšali tveganje za luščenje plasti zaradi oksidacije pri visoki-temperaturi, mora biti vrednost Ra bistvenih delov med 0,8 in 1,6 μm.
V tipičnem scenariju je bila za tiskanje enokristalnih rezil za določen tip letalskega motorja uporabljena tehnologija laserskega selektivnega taljenja (SLM). Nato je bilo uporabljeno vakuumsko elektropoliranje, da je bila površina bolj gladka, znižala hrapavost z Ra12 m na Ra0,8 m in povečala življenjsko dobo proti utrujenosti za 40 %.
Inovacija postopka: Stroj Huashu High Tech FS200M ima 40 μm fino svetlobno točko, ki lahko neposredno natisne dele Ra3,0 μm. To ustreza potrebam vesoljske industrije za množično proizvodnjo majhnih natančnih delov.
2. Medicinski vsadki: biokompatibilna rdeča črta z Ra 3,2 m
Medicinski posel potrebuje grobe površine, ker so varnejše za ljudi in bolje delujejo z drugimi stvarmi:
Ortopedski vsadki: sklepne proteze iz titanove zlitine morajo posnemati trabekularno strukturo kosti, s površinsko hrapavostjo, uravnano pri Ra1,5–2,5 μm, da olajšajo oprijem in proliferacijo kostnih celic;
Zobni vsadki: vrednost Ra območja z navojem mora biti manjša ali enaka 3,2 μm; sicer lahko razvoj bakterij povzroči peri implantitis.
Optimizacija celotne procesne verige podjetja Yunyao Shenwei (razprševanje ultra-finega prahu + visoko{2}}natančen nadzor optične poti) daje površini kakovost Ra0,8–2,8 μm. To pomeni, da gredo vsadki naravnost v operacijsko dvorano brez dodatne obdelave.
3. Elektronika za potrošnike: Ra Manjši ali enak 0,8 μm je merilo optičnega razreda.
Prizadevanje za manjše izdelke in več funkcij v potrošniški elektroniki je tisto, kar spodbuja iskanje gladkih površin.
Optični deli: Nastavek za kamero mobilnega telefona mora imeti Ra 0,8 μm ali manj, da se izognete zamegljenim slikam, ki nastanejo zaradi sipanja svetlobe.
Strukturni deli: Da se tečaji prenosnika ne bi prehitro obrabili, jih je treba obdelati s površino, ki ima Ra manj kot 1,6 μm.
Industrijska praksa: oprema Zhongrui Technology iSLM80P uporablja 25-metrsko točko in tehnologijo dinamičnega razprševanja prahu za neposredno tiskanje mikro anten z Ra 3,2 m. To skrajša čas po-obdelave za 80 % v primerjavi s standardnimi metodami.
4. Energija in plesen: dober kompromis med ceno in Ra Manjši ali enak 6,3 μm
Pri izdelavi energetske opreme in kalupov mora biti hrapavost površine dobra kombinacija stroškov in zmogljivosti:
Zgorevalna komora plinske turbine: mora biti sposobna vzdržati visoke temperature 1200 stopinj in plinsko erozijo. Hrapavost površine mora biti med Ra3,2 in 6,3 μm, da bi našli kompromis med odpornostjo proti koroziji in učinkovitostjo obdelave.
Kalup za brizganje: vrednost Ra površine konformnega hladilnega kanala mora biti manjša ali enaka 6,3 μm. Če ni, se lahko izdelek popači, ker se ne ohladi enakomerno.
S tehnologijo SLM so na primer natisnili določeno vrsto avtomobilskega kalupa. S kemičnim poliranjem se je vrednost Ra znižala s 15 μm na 6,3 μm, zaradi česar je kalup trajal 30 % dlje.