Jaké jsou požadavky na drsnost povrchu pro kovový 3D tisk v různých průmyslových odvětvích?

一, Technický význam a průmyslový vliv drsnosti povrchu.
Drsnost povrchu (Ra) je klíčovým měřítkem mikro-geometrického tvaru povrchu. Číslo, které se objeví, přímo ovlivňuje, jak dobře součást odolává opotřebení, korozi, únavě a těsnění. Při 3D tisku s kovem je hodnota Ra ovlivněna věcmi, jako je velikost částic prášku, tloušťka vrstev, výkon laseru a technika skenování. Například jemný prášek (15–45 μm) může mít hodnotu Ra až 3–5 μm, protože dobře teče a rovnoměrně plní lázeň taveniny. Na druhou stranu hrubé prášky (53–105 μm) mají obvykle hodnoty Ra mezi 8 a 12 μm, protože jejich částice jsou příliš velké.
Hodnoty Ra tištěných dílů, které nebyly optimalizovány, jsou většinou mezi 7 a 20 μm. Tato úroveň může vyhovovat většině průmyslových potřeb, i když ve špičkovém-odvětví existují velká funkční rizika.
Letecký a kosmický průmysl: Drsné povrchy mohou snadno způsobit nahromadění napětí, které může způsobit, že se lopatky motoru příliš brzy zlomí, když jsou pod vysokou teplotou a tlakem.
Lékařské implantáty: Hladiny Ra vyšší než 3,2 μm zvyšují nebezpečí ulpívání mikroorganismů na nich a mohou způsobit infekce po operaci;
Spotřební elektronika: Drsnost povrchu může ztížit průchod světla optickým součástem a snížit jasnost obrazu.
2, Potřeby a příklady oborové diferenciace
1. Letectví a kosmonautika: Konečný cíl Ra Menší nebo rovno 1,6 μm
Letecký průmysl má velmi přísné normy pro to, jak spolehlivé díly musí být. Například lopatky turbíny musí být schopny zvládnout odstředivou sílu 100 000 otáček za minutu při vysoké teplotě 1300 stupňů Celsia. I nepatrné povrchové vady mohou mít hrozné účinky. V obchodním světě se prokázalo, že:
Technická norma: Aby se snížilo riziko odlupování vysokoteplotní oxidační vrstvy, měla by být hodnota Ra základních částí udržována mezi 0,8 a 1,6 μm.
V typickém scénáři byla k tisku monokrystalových lopatek pro určitý typ leteckého motoru použita technologie laserového selektivního tavení (SLM). Poté bylo použito vakuové elektroleštění pro vyhlazení povrchu, snížení drsnosti z Ra12 m na Ra0,8 m a zvýšení únavové životnosti o 40 %.
Inovace procesu: Stroj Huashu High Tech FS200M má 40 μm jemný světelný bod, který dokáže tisknout přímo díly Ra3,0 μm. To odpovídá potřebám leteckého průmyslu pro hromadnou výrobu malých přesných dílů.
2. Lékařské implantáty: biokompatibilita červená čára s Ra 3,2 m
Lékařský průmysl potřebuje drsné povrchy, protože jsou pro lidi bezpečnější a lépe spolupracují s jinými věcmi:
Ortopedické implantáty: Kloubní protézy z titanové slitiny musí napodobovat trabekulární strukturu kosti s drsností povrchu regulovanou na Ra1,5-2,5 μm, aby se usnadnila přilnavost a proliferace kostních buněk;
Zubní implantáty: Hodnota Ra v oblasti závitu musí být menší nebo rovna 3,2 μm; jinak by bakteriální vývoj mohl způsobit periimplantitidu.
Optimalizace celého procesního řetězce Yunyao Shenwei (ultra-jemné nanášení prášku + vysoce-přesné řízení optické dráhy) dává povrchu kvalitu Ra0,8–2,8 μm. To znamená, že implantáty mohou jít přímo na operační sál bez dalšího zpracování.
3. Elektronika pro spotřebitele: Ra Menší nebo rovno 0,8 μm je kritérium optické kvality.
Snaha o menší produkty a více funkcí ve spotřební elektronice vede k hledání hladkých povrchů.
Optické části: Držák pro fotoaparát mobilního telefonu musí mít Ra 0,8 μm nebo méně, aby nedocházelo k rozmazání obrazu způsobeného rozptylem světla.
Konstrukční díly: Aby se panty notebooku neopotřebovaly příliš rychle, je třeba je ošetřit povrchem, který má Ra menší než 1,6 μm.
Průmyslová praxe: Zařízení Zhongrui Technology iSLM80P používá 25 m bod a technologii dynamického nanášení prášku k přímému tisku mikro antén s Ra 3,2 m. Ve srovnání se standardními metodami se tak zkrátí doba zpracování-o 80 %.
4. Energie a plíseň: dobrý kompromis mezi cenou a Ra Méně než nebo rovno 6,3 μm
Při výrobě energetických zařízení a forem musí být drsnost povrchu dobrou kombinací nákladů a výkonu:
Spalovací komora plynové turbíny: Musí být schopna zvládnout vysoké teploty 1200 stupňů a erozi plynem. Drsnost povrchu je třeba udržovat mezi Ra3,2 a 6,3 μm, aby se našel kompromis mezi odolností proti korozi a účinností zpracování.
Vstřikovací forma: Hodnota Ra povrchu konformního chladicího kanálu by měla být menší nebo rovna 6,3 μm. Pokud tomu tak není, produkt se může deformovat, protože nechladí rovnoměrně.
Technologie SLM byla například použita pro tisk určitého typu formy na auta. Chemické leštění snížilo hodnotu Ra z 15 μm na 6,3 μm, díky čemuž forma vydržela o 30 % déle.