Les peces metàl·liques impreses en 3D poden aconseguir un efecte mirall?

1. Principi tècnic: com pot la impressió 3D satisfer les necessitats dels miralls?
El principal avantatge de la impressió 3D de metall és que pot fer formes complicades immediatament. Tanmateix, la seva rugositat superficial inicial (Ra10-50 μ m) és molt diferent de l'estàndard de mirall (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Conceptes bàsics d'impressió d'alta-precisió
La tecnologia Selective Laser Melting (SLM), per exemple, combina una capa fina de pols de 20-60 μm i un punt làser que només té uns pocs micròmetres d'amplada per obtenir una precisió dimensional de ± 20-50 μm. Això fa una base robusta per polir més tard. El centre de procés complet per a la fabricació d'additius metàl·lics en el qual van treballar junts Hanbang Laser i Zhongnan Zhicheng ha reduït la rugositat inicial de les pales de la turbina a Ra12 μm millorant les estratègies d'escaneig i controlant el gruix de la capa. Això fa possible processar miralls.
Impacte de les característiques del material
A causa del seu baix coeficient d'expansió tèrmica i alta resistència a la corrosió, l'aliatge de titani, l'acer inoxidable i altres materials s'han convertit en les millors opcions per al processament de miralls. Per exemple, l'aliatge de titani TC4 que s'utilitza sovint a la indústria aeroespacial pot desfer-se dels porus mitjançant premsa isostàtica en calent (HIP) després de la impressió SLM. Això fa que la densitat del material sigui del 99,9% i fa que el poliment sigui molt més uniforme.
2. Ruta del procés: una mirada a tot el procés, des de la impressió fins a la duplicació
Per obtenir un aspecte de mirall, heu de passar per quatre passos principals: mòlta en brut, mòlta fina, poliment i recobriment. Cada pas necessita un control acurat:
Eliminació de capes i defectes mitjançant mòlta gruixuda i fina
Mòlta mecànica: utilitzeu moles de diamant o paper de vidre de carbur de silici per eliminar lentament els patrons de capes impresos. Per exemple, la impressió 3D de Jialichuang utilitza equips de rectificat automatitzats per fer que les peces del procés BJ siguin menys rugoses, passant de Ra2,4 μm a Ra0,8 μm, mantenint el mateix nivell de precisió.
Gravat químic: les solucions àcides s'utilitzen per dissoldre selectivament les protuberàncies superficials en geometries complexes de cavitats internes, cosa que fa que l'eliminació del material sigui uniforme. Per exemple, una companyia d'aviació va utilitzar una solució de gravat basada en àcid fosfòric per fer que les fulles del motor fossin menys abrasives, passant de Ra15 μm a Ra3 μm.
Polit: el salt del sub-mirall al mirall
Polit mecànic: el mètode de polit de tres-passos de WENDT utilitza una roda de poliment gruixuda per eliminar les marques de poliment, una roda de poliment mitjana per suavitzar la superfície i una roda de poliment fina per obtenir un acabat mirall. Per exemple, els implants de maluc de Johnson & Johnson tenen una rugositat superficial de Ra0,05 μm després d'aquest tractament, que compleix els criteris de biocompatibilitat.
El polit-sense estrès és possible amb el polit electrolític, que dissol petites protuberàncies a la superfície mitjançant electricitat. Per exemple, una determinada marca de rellotge empra electròlit a base d'àcid nítric-per fer que la caixa d'acer inoxidable 316L sigui menys rugosa, passant de Ra0,8 μm a Ra0,02 μm i, al mateix temps, fa que la caixa sigui més resistent a la corrosió.
Revestiment: una doble millora de funció i decoració
Deposició física de vapor (PVD): aquest procés posa recobriments durs com TiN i CrN en substrats miralls. El gruix es pot regular entre 0,5 i 2 μm. Això fa que els recobriments siguin més resistents al desgast i els confereix efectes bells com l'or i el negre. Per exemple, un fabricant d'automòbils ha utilitzat la tecnologia PVD per fer que les pales de canvi durin més de 500.000 vegades.
Revestiment de níquel químic: el procés de deposició electroless genera una capa consistent de níquel en superfícies corbes complexes que té un gruix de 10 a 20 μm. Per exemple, un fabricant d'aeronaus ha fet que els broquets de combustible siguin tres vegades més resistents a la corrosió mitjançant l'ús d'un revestiment de níquel sense electros, tot i que manté les dimensions precises a ± 0,01 mm.
3. Ús als negocis: usos habituals per a la impressió 3D mirall
Àmbit aeroespacial
Les pales de la turbina, les cambres de combustió i altres peces han de ser capaços de suportar altes temperatures i una bona aerodinàmica alhora. Per exemple, GE Aviation va utilitzar el mètode de poliment electrolític SLM + per fer que la superfície de les pales del motor LEAP sigui menys rugosa, passant de Ra10 μ m a Ra0,2 μ m. Això va fer que el motor fos un 2% més eficient en combustible.
Àmbit dels dispositius mèdics
Els implants ortopèdics, les eines quirúrgiques i altres coses han de ser biocompatibles i combatre els bacteris. Per exemple, una determinada empresa va fer una copa acetabular d'aliatge de titani impresa en 3D-que té una rugositat superficial de Ra0,03 μm després del poliment electrolític. Això significa que és menys probable que els gèrmens s'adhereixin a ella i que el risc d'infecció després de la cirurgia és molt menor.
En l'àmbit de l'electrònica de consum
Les frontisses per a pantalles plegables,-caixes de rellotges de gamma alta i altres coses han de ser lleugeres i resistents. Per exemple, Hanbang Laser va fer una frontissa d'aliatge de titani per a una determinada marca de telèfon mòbil. Tenia un gruix de 0,3 mm i una duresa superficial de HV1200, que complia els requisits de les proves de 200.000 vegades.