Чи можуть металеві 3D-друковані частини досягти дзеркального ефекту?

1. Технічний принцип: як 3D-друк може задовольнити потреби дзеркал?
Головна перевага 3D-друку з металу полягає в тому, що він може одразу створювати складні форми. Однак його початкова шорсткість поверхні (Ra10-50 мкм) сильно відрізняється від дзеркального стандарту (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Основи високо-точного друку
Наприклад, технологія селективного лазерного плавлення (SLM) поєднує тонкий шар порошку 20–60 мкм і лазерну пляму шириною лише кілька мікрометрів для отримання точності розмірів ± 20–50 мкм. Це створює міцну основу для подальшого полірування. Повноцінний технологічний центр для виробництва металевих добавок, над яким Hanbang Laser і Zhongnan Zhicheng працювали разом, знизив початкову шорсткість лопаток турбіни до Ra12 мкм шляхом вдосконалення стратегій сканування та контролю товщини шару. Це дає можливість обробляти дзеркала.
Вплив характеристик матеріалу
Завдяки низькому коефіцієнту теплового розширення та високій стійкості до корозії титановий сплав, нержавіюча сталь та інші матеріали стали найкращим вибором для обробки дзеркал. Наприклад, титановий сплав TC4, який часто використовується в аерокосмічній промисловості, може позбутися пор за допомогою гарячого ізостатичного пресування (HIP) після SLM-друку. Це робить щільність матеріалу 99,9% і робить полірування більш рівномірним.
2. Шлях процесу: погляд на весь процес, від друку до дзеркального відображення
Щоб отримати дзеркальний вигляд, вам потрібно пройти чотири основні етапи: грубе шліфування, тонке шліфування, полірування та нанесення покриття. Кожен крок потребує ретельного контролю:
Видалення нашарувань і дефектів шляхом грубого і тонкого шліфування
Механічне шліфування: використовуйте алмазні шліфувальні круги або наждачний папір з карбіду кремнію, щоб повільно позбутися візерунків друкованого шару. Наприклад, 3D-друк Jialichuang використовує автоматизоване шліфувальне обладнання, щоб зробити деталі BJ менш шорсткими, починаючи від Ra2,4 мкм до Ra0,8 мкм, зберігаючи той самий рівень точності.
Хімічне травлення: кислотні розчини використовуються для вибіркового розчинення поверхневих виступів на складних внутрішніх порожнинах, що робить видалення матеріалу рівномірним. Наприклад, одна авіаційна компанія використовувала травильний розчин на основі фосфорної кислоти, щоб зробити лопаті двигуна менш абразивними, починаючи від Ra15 мкм до Ra3 мкм.
Полірування: перехід від до-дзеркала до дзеркала
Механічне полірування: три{0}}метод полірування WENDT використовує грубий полірувальний круг, щоб позбутися слідів від шліфування, середній полірувальний круг, щоб згладити поверхню, і тонкий полірувальний круг, щоб отримати дзеркальну поверхню. Наприклад, шорсткість поверхні тазостегнових імплантатів Johnson & Johnson після такої обробки становить Ra0,05 мкм, що відповідає критеріям біосумісності.
Полірування-без стресу можливе за допомогою електролітичного полірування, яке розчиняє невеликі нерівності на поверхні за допомогою електрики. Наприклад, певна марка годинників використовує електроліт на основі -азотної кислоти, щоб зробити корпус з нержавіючої сталі 316L менш шорстким, коливається від Ra0,8 мкм до Ra0,02 мкм, і водночас це робить корпус більш стійким до корозії.
Покриття: подвійне покращення функції та декорування
Фізичне осадження з парової фази (PVD): цей процес наносить тверді покриття, такі як TiN і CrN, на дзеркальні підкладки. Товщину можна регулювати від 0,5 до 2 мкм. Це робить покриття більш стійкими до зношування та надає їм чудових ефектів, таких як золото та чорний. Наприклад, один виробник автомобілів використав технологію PVD, щоб пелюсті перемикання передач служили понад 500 000 разів.
Хімічне нікелювання: процес безелектричного осадження створює послідовний шар нікелю на складних вигнутих поверхнях товщиною від 10 до 20 мкм. Наприклад, виробник літаків зробив паливні форсунки втричі стійкішими до корозії, застосувавши електрогальване нікельування, зберігаючи при цьому точність розмірів у межах ± 0,01 мм.
3. Використання в бізнесі: загальне використання дзеркального 3D-друку
Галузь аерокосмічної галузі
Лопаті турбіни, камери згоряння та інші частини повинні одночасно витримувати високі температури та хорошу аеродинаміку. Наприклад, GE Aviation використовувала метод електролітичного полірування SLM+, щоб зробити поверхню лопатей двигуна LEAP менш шорсткою, починаючи від Ra10 мкм до Ra0,2 мкм. Це зробило двигун на 2% економічнішим.
Сфера медичних приладів
Ортопедичні імпланти, хірургічні інструменти та інші речі мають бути біосумісними та боротися з бактеріями. Наприклад, певна компанія виготовила 3D-надруковану вертлюжну чашку з титанового сплаву, яка має шорсткість поверхні Ra0,03 мкм після електролітичного полірування. Це означає, що мікроби менше ймовірно прилипнуть до нього, а ризик інфікування після операції значно нижчий.
У сфері побутової електроніки
Петлі для складних екранів,-корпусів високоякісних годинників та інших речей мають бути легкими та міцними. Наприклад, Hanbang Laser виготовила петлю з титанового сплаву для певної марки мобільного телефону. Він мав товщину 0,3 мм і твердість поверхні HV1200, що відповідало вимогам 200 000-кратних тестів.