האם חלקי מתכת מודפסים בתלת מימד יכולים להשיג אפקט מראה?

1. עיקרון טכני: כיצד הדפסת תלת מימד יכולה לענות על הצרכים של מראות?
היתרון העיקרי של הדפסת תלת מימד מתכת הוא בכך שהיא יכולה ליצור מיד צורות מסובכות. עם זאת, חספוס פני השטח הראשוני שלו (Ra10-50 מיקרומטר) שונה מאוד מתקן המראה (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
יסודות של הדפסה-בדיוק גבוה
טכנולוגיית סלקטיבי לייזר התכה (SLM), למשל, משלבת שכבה דקה של אבקה בגודל 20–60 מיקרומטר ונקודת לייזר ברוחב של כמה מיקרומטרים בלבד לקבלת דיוק ממדי של ± 20–50 מיקרומטר. זה יוצר בסיס יציב לליטוש מאוחר יותר. מרכז התהליך המלא לייצור תוספי מתכת שעליו עבדו Hanbang Laser ו-Zhongnan Zhicheng יחד הוריד את החספוס הראשוני של להבי טורבינה ל-Ra12 מיקרומטר על ידי שיפור אסטרטגיות סריקה ושליטה בעובי השכבה. זה מאפשר לעבד מראות.
השפעת מאפייני החומר
בשל מקדם ההתפשטות התרמית הנמוך שלהם ועמידותם הגבוהה בפני קורוזיה, סגסוגת טיטניום, נירוסטה וחומרים אחרים הפכו לבחירות הטובות ביותר לעיבוד מראה. לדוגמה, סגסוגת הטיטניום TC4 המשמשת לעתים קרובות בתעשייה האווירית יכולה להיפטר מנקבוביות באמצעות לחיצה איזוסטטית חמה (HIP) בעקבות הדפסת SLM. זה הופך את צפיפות החומר ל-99.9% והופך את הליטוש להרבה יותר אחיד.
2. נתיב תהליך: מבט על כל התהליך, מהדפסה ועד שיקוף
למראה מראה, עליך לעבור ארבעה שלבים עיקריים: שחיקה גסה, שחיקה עדינה, ליטוש וציפוי. כל שלב דורש שליטה זהירה:
הסרת שכבות ופגמים באמצעות שחיקה גסה ועדינה
השחזה מכנית: השתמש בגלגלי שיוף יהלומים או בנייר זכוכית סיליקון קרביד כדי להיפטר לאט מדפוסי שכבות מודפסים. לדוגמה, הדפסת תלת מימד של Jialichuang משתמשת בציוד השחזה אוטומטי כדי להפוך חלקי תהליך BJ לפחות מחוספסים, מ-Ra2.4 מיקרומטר ל-Ra0.8 מיקרומטר, תוך שמירה על אותה רמת דיוק.
תחריט כימי: פתרונות חומציים משמשים להמסה סלקטיבית של בליטות פני השטח על גיאומטריות חלל פנימי מורכבות, מה שהופך את הסרת החומר לאחידה. לדוגמה, חברת תעופה אחת השתמשה בתמיסת תחריט המבוססת על חומצה זרחתית כדי להפוך את להבי המנוע פחות שוחקים, החל מ-Ra15 מיקרומטר ל-Ra3 מיקרומטר.
ליטוש: הקפיצה מתת-מראה-למראה
ליטוש מכני: שיטת הליטוש WENDT שלושת-השלבים משתמשת בגלגל ליטוש גס כדי להיפטר מסימני השחזה, גלגל ליטוש בינוני להחלקת פני השטח וגלגל ליטוש עדין לקבלת גימור במראה. לדוגמה, לשתלים של ג'ונסון אנד ג'ונסון יש חספוס פני השטח של Ra0.05 מיקרומטר לאחר טיפול זה, העומד בקריטריונים של תאימות ביולוגית.
ניתן לבצע ליטוש-ללא מתח באמצעות ליטוש אלקטרוליטי, שממיס בליטות קטנות על פני השטח באמצעות חשמל. לדוגמה, מותג מסוים של שעון משתמש באלקטרוליט על בסיס חומצה חנקתית- כדי להפוך את מארז הנירוסטה 316L לפחות מחוספס, עובר מ-Ra0.8 מיקרומטר ל-Ra0.02 מיקרומטר, ובאותו זמן, הוא הופך את המארז לעמיד יותר בפני קורוזיה.
ציפוי: שיפור כפול של תפקוד ודקורציה
השקעת אדים פיזית (PVD): תהליך זה שם ציפויים קשים כמו TiN ו- CrN על מצעי מראה. ניתן לווסת את העובי בין 0.5 ל-2 מיקרומטר. זה הופך את הציפויים לעמידים יותר בפני שחיקה ונותן להם אפקטים יפים כמו זהב ושחור. לדוגמה, יצרנית רכב אחת השתמשה בטכנולוגיית PVD כדי לגרום להנעות משמרת להחזיק יותר מ-500,000 פעמים.
ציפוי ניקל כימי: תהליך שקיעה ללא אלקטרו יוצר שכבה עקבית של ניקל על משטחים מעוקלים מורכבים בעובי של 10 עד 20 מיקרומטר. לדוגמה, יצרן מטוסים הפך את חרירי הדלק לעמידות בפני קורוזיה פי שלושה על ידי שימוש בציפוי ניקל ללא אלקטרו, תוך שמירה על מידות מדויקות עד ± 0.01 מ"מ.
3. שימוש בעסק: שימושים נפוצים להדפסת תלת מימד במראה
תחום התעופה והחלל
להבי טורבינה, תאי בעירה וחלקים אחרים חייבים להיות מסוגלים להתמודד עם טמפרטורות גבוהות ואווירודינמיקה טובה בו-זמנית. לדוגמה, GE Aviation השתמשה בשיטת הליטוש SLM+אלקטרוליטי כדי להפוך את פני השטח של להבי מנוע LEAP לפחות מחוספסים, מ-Ra10 מיקרומטר ל-Ra0.2 מיקרומטר. זה הפך את המנוע לחסכוני יותר בדלק ב-2%.
תחום מכשור רפואי
שתלים אורטופדיים, כלים כירורגיים ודברים אחרים צריכים להיות תואמים ביו ולהילחם בחיידקים. לדוגמה, חברה מסוימת יצרה כוס אצטבולרית מסגסוגת טיטניום מודפסת תלת-ממדית, בעלת חספוס פני השטח של Ra0.03 מיקרומטר לאחר ליטוש אלקטרוליטי. המשמעות היא שחיידקים נוטים פחות להיצמד אליו, והסיכון לזיהום בעקבות ניתוח נמוך בהרבה.
בתחום האלקטרוניקה הצרכנית
צירים למסכים מתקפלים,-מארזי שעון מתקדמים ודברים אחרים צריכים להיות קלים וחזקים כאחד. לדוגמה, Hanbang Laser ייצר ציר מסגסוגת טיטניום עבור מותג מסוים של טלפונים ניידים. הוא היה בעובי 0.3 מ"מ ובעל קשיות פני השטח של HV1200, שעמד בדרישות של בדיקות קיפול של 200,000.