Quins són els riscos de l'eliminació incompleta de la pols en la impressió 3D de metall?

一, defecte del procés: els residus de pols fan que la qualitat de les peces impreses sigui impredictible.
1. Massa rugositat a la superfície i problemes amb l'estructura
La impressió 3D de metall construeix coses fonent la pols metàl·lica una capa a la vegada. Si el residu de pols no es neteja completament, la superfície del producte imprès tindrà cops o forats. Per exemple, quan s'imprimeixen fulles per a motors d'aviació, la pols d'aliatge de titani sobrant pot fer que la superfície sigui més rugosa del que hauria de ser, cosa que pot danyar el rendiment de l'avió. La pols residual pot restringir el camí de l'exploració làser, cosa que pot provocar errors de manca de fusió. Aquests defectes fan que les peces siguin molt més febles i més propenses a trencar-se.


2. La "zona de bloqueig en pols" que es troba dins d'estructures complicades
El problema dels residus de pols es nota més en seccions complexes que tenen canals de refrigeració, capes intercalades de bresca o canals de flux anulars. Per exemple, el capçal d'injecció d'alguns motors d'oxigen / querosè líquid té centenars de forats que estan esglaonats. Quan la gent va començar a utilitzar el flux d'aire habitual i la neteja per vibracions, la taxa de pols residual arribava al 8%. Aquestes pols sobrants es poden oxidar i créixer a mesura que canvia la temperatura, cosa que podria bloquejar els canals de refrigeració i provocar una fallada de refrigeració durant les proves de combustió del motor. En alguns casos, fins i tot poden causar desastres estructurals.

3. Riscos de seguretat associats als implants d'estructura porosa
En medicina, el problema dels residus de pols en implants ortopèdics porosos impresos en 3D (com ara dispositius de fusió intervertebral i copes acetabulars) està directament relacionat amb la seguretat dels pacients. Si la pols metàl·lica no s'elimina completament, podria permetre que les partícules es desprenguin a causa de la fricció o l'erosió del fluid després de posar l'implant al cos. Això podria induir una inflamació o una deposició d'ions metàl·lics, que podria provocar que l'implant s'afluixi o falli.

2, Seguretat de l'equip: els residus de pols poden causar incendis, explosions i problemes amb l'equip
1. La pols metàl·lica que és combustible i explosiva pot provocar explosions.
La impressió 3D de metall utilitza pols com el titani, l'alumini, el magnesi i altres que són molt explosius. Com més petites siguin les partícules (normalment de 15 a 100 micres), més probabilitats hi haurà d'explotar. Per exemple, el límit inferior d'explosivitat de pols d'alumini a l'aire és de només 40 g/m³. Si s'acumula pols residual a l'interior de l'equip i entra en contacte amb electricitat estàtica, espurnes o superfícies calentes, podria generar explosions de pols que danyin l'equip o fins i tot les persones.

2. Problemes amb el sistema làser i les peces mòbils
La pols residual pot cobrir la lent que escaneja el làser o obstruir el broquet que alimenta la pols, cosa que pot fer que l'energia del làser sigui més feble o impedir que la pols s'entrega. A més, la pols que entra en elements mòbils com els rails de la plataforma d'impressió i els eixos giratoris pot accelerar el desgast, cosa que pot provocar que l'equip s'encalli o que sigui menys precís. A causa dels residus de pols, una determinada empresa va tenir moltes fallades del làser i el cost de manteniment arribava al 30% del preu inicial de l'equip.

3. El sistema de protecció de gas inert no funcionava.
La impressió 3D de metall s'ha de produir en un entorn d'argó o nitrogen per evitar l'oxidació; no obstant això, els residus de pols poden obstruir la canonada de circulació de gas, disminuir el cabal de gas protector i elevar la concentració local d'oxigen per sobre dels nivells acceptables. Això no només fa que els materials impresos siguin menys bons, sinó que també podria provocar que la pols metàl·lica s'incendi per si sola.

3, Rendiment del producte: el residu de pols fa que els indicadors funcionals bàsics siguin més febles.
1. Característiques mecàniques rebaixades
La pols sobrant pot canviar la densitat dels objectes impresos, creant zones on s'acumula la tensió. Per exemple, quan s'imprimeixen estructures fetes d'acer-d'alta resistència, els residus de pols poden reduir el límit elàstic entre un 15% i un 20%. Això no és prou bo per a l'aeroespacial, que té estàndards molt estrictes per a les qualitats dels materials.

2. No poder manejar bé la calor
Els residus de pols poden obstruir els microcanals o les aletes de dissipació de calor en dispositius electrònics o peces del motor que necessiten desfer-se de la calor ràpidament. Això pot reduir considerablement l'eficiència de la conductivitat tèrmica. Un estudi va trobar que per cada augment de l'1% en la taxa de residus de pols, el rendiment de la dissipació de calor podria baixar entre un 5% i un 8%.

3. Danys a la capacitat de segellar i resistir la corrosió
Els residus de pols poden perjudicar la densitat de la superfície de les peces d'equips químics o d'enginyeria marina i facilitar l'entrada de materials corrosius. Per exemple, si hi ha restes de pols a les peces d'acer inoxidable que contenen clorur, podria induir corrosió per picadura o esquerdes per corrosió per estrès.

4, Salut dels treballadors: l'exposició-a llarg termini a la pols metàl·lica és un risc-a llarg termini.
1. Danys als pulmons
Si les partícules de la pols metàl·lica tenen una mida inferior a 10 micres, poden entrar profundament als pulmons i assentar-se als alvèols, cosa que pot provocar pneumoconiosi, bronquitis o fibrosi pulmonar. Per exemple, respirar en pols d'aliatge de titani durant molt de temps pot provocar una deposició pulmonar de titani, que es manifesta com a tos i dificultat per respirar.

2. Irritació de la pell i els ulls
Quan els residus de pols entren en contacte amb roba de treball bruta o superfícies de l'equip, pot causar irritació mecànica o cremades químiques a la pell dels treballadors. A més, la pols que entra als ulls pot fer mal a la còrnia o provocar conjuntivitis.

3. La possibilitat de ser enverinat per metalls pesants
Algunes pols metàl·liques, com el cobalt i el níquel, són perilloses per als éssers vius, i estar al seu voltant durant molt de temps pot causar danys cerebrals, insuficiència renal o càncer. Els ions de cobalt de la pols d'aliatge a base de cobalt-es poden absorbir a través de la pell o el tracte respiratori, donant lloc a "malaltia d'aliatge dur".

5, Solució: un enfocament sistemàtic de la millora, des de l'optimització del disseny fins a la creació de noves maneres de fer les coses.
1. La fase de disseny: utilitzant la idea de "neteja"
Podeu reduir el risc de residus de pols millorant l'estructura geomètrica de les peces (per exemple, afegint forats d'escapament i minimitzant les cantonades mortes) o utilitzant el disseny d'optimització de la topologia. Les empreses aeroespacials, per exemple, han reduït la taxa de residus de pols del 8% a menys de l'1% canviant l'angle de la sortida del canal de refrigeració.

2. Procés d'impressió: recollida de pols inert i filtració en diverses etapes
que redueixen el risc de combustió espontània, utilitzeu aspiradors industrials amb sistemes de pre{0}}separació humits que absorbeixen la pols en líquids inerts. Al mateix temps, s'utilitza un disseny modular d'eliminació de pols en diverses etapes, com un sistema PPS de filtre permanent, per fer que l'element del filtre duri més i funcioni millor en el filtrat.

3. Després del processament: neteja automatitzada de pols i informes de detecció
Utilitzeu tecnologies automatitzades com l'impacte bidireccional de gas inert i la neteja per vibració ultrasònica, juntament amb l'exploració TC o la detecció de raigs X-, per crear un sistema de bucle tancat-per a "feedback de detecció de neteja en pols". Per exemple, una empresa mèdica va utilitzar un sistema de retroalimentació de detecció de TC per mantenir la taxa residual de pols d'implant per sota del 0,1%.

4. Normes de seguretat: Enfortir la protecció i la gestió d'emergències
Els operadors han de portar màscares N95 o superiors, ulleres-resistents al làser i roba resistent al foc-. També han de rebre formació regular de seguretat. El lloc de treball ha de disposar d'extintors metàl·lics de classe D, aspiradores a prova d'explosió-i alarmes de fuites de gas. També ha de preparar-se per què fer en cas d'incendi o explosió.