Campos diferentes têm as mesmas necessidades de acabamento de impressões 3D de metal?

1. Aeroespacial: O melhor desempenho e capacidade de adaptação a ambientes extremos
O setor aeronáutico possui padrões muito exigentes para peças metálicas impressas em 3D. Resumindo, essas peças devem ser fortes, capazes de suportar altas temperaturas, confiáveis ​​e leves. Por exemplo, as pás das turbinas dos motores de aeronaves têm de funcionar a temperaturas superiores a 1000 graus e sustentar forças centrífugas de dezenas de milhares de rotações por minuto. Eles também devem ser 30% a 50% mais leves que as peças fundidas padrão. Esse ambiente de trabalho muito difícil impõe três demandas principais no pós--processamento:

Controle da microestrutura: Utilizando prensagem isostática a quente (HIP) para eliminar os poros internos e obter a densidade do material próxima de 100%. Uma determinada empresa aeronáutica emprega lâminas de liga de titânio impressas em 3D com tratamento{2}}HIP. Essas lâminas duram cinco vezes mais que as peças não tratadas e são 92% mais resistentes que as peças forjadas.
Livrar-se da tensão residual: A tensão residual do processo de fusão seletiva a laser (SLM) pode chegar a 60% do limite de escoamento do material. O recozimento de tensão (manter a 550 graus por 4 horas) é necessário para reduzir o nível de tensão a um nível seguro. Após esse tratamento, a estrutura de suporte de carga de uma determinada nave espacial foi capaz de mudar de forma de 3,2 mm para 0,1 mm.
Controle da integridade da superfície: O polimento eletrolítico reduz a rugosidade da superfície de Ra12,5 μm para Ra0,4 μm e cria uma camada de passivação com 1–2 μm de espessura. Isso faz com que o teste de névoa salina dure de 200 horas a 2.000 horas e torna o produto seguro para uso em ambientes marinhos.
2, Implantes médicos: biocompatibilidade e personalização individualizada
O setor médico precisa de peças metálicas impressas em 3D que sejam seguras para seres vivos e que possam ser usadas de muitas maneiras diferentes. O principal problema é garantir que a “função da estrutura material” corresponda três vezes. Por exemplo, próteses personalizadas para articulação do quadril precisam atender aos seguintes parâmetros para pós--processamento:

Ativação biológica de superfície: Uma camada de óxido poroso de 20 μm de espessura é gerada na superfície da liga de titânio usando oxidação por microarco. A porosidade é mantida entre 30% e 40%, e o tamanho dos poros está entre 50 e 100 μm, o que é semelhante à estrutura das trabéculas ósseas humanas. Uma investigação clínica demonstrou que esse tratamento de superfície pode aumentar o ritmo de integração óssea em 40%, alcançando uma taxa de estabilidade da prótese de 98,7% seis meses após-a cirurgia.
Tratamento que não utiliza ímãs: Para que a ressonância magnética nuclear funcione, o magnetismo residual do material deve ser inferior a 5nT, e a diferença na orientação do domínio magnético que ocorre durante a impressão deve ser removida através de tratamento com solução sólida (isolamento de 850 graus por 2 horas e têmpera em água). Após esta terapia, a região dos artefatos de imagem causados ​​por um stent cardíaco específico em uma máquina de ressonância magnética 3T diminuiu 82%.
Controle de tamanho exclusivo para você: um centro de usinagem de articulação de cinco eixos retifica a superfície da junta com uma precisão de tamanho de ± 0,02 mm. Usando engenharia reversa para digitalizar dados de tomografia computadorizada do paciente, impressão 3D e usinagem CNC de precisão, um implante de reparo de crânio personalizado se encaixou em 99,3% do local do defeito.
3. Fabricação de carros: equilibrando peso e custo
No setor automotivo, existe uma necessidade “polarizada” de peças metálicas impressas em 3D. Os modelos-de última geração desejam o melhor desempenho, enquanto os modelos-de baixo custo desejam manter os custos baixos. Esse requisito exclusivo está impulsionando a tecnologia de pós{5}}processamento a mudar de duas maneiras:

Processamento de componentes de alto-desempenho: a carcaça do motor de um veículo de nova energia é construída em liga de alumínio impressa em 3D. O tratamento térmico T6 (solução sólida 530 graus + envelhecimento artificial 170 graus) aumenta a resistência à tração de 280 MPa para 380 MPa. A condutividade térmica também foi melhorada de 120W/(m·K) para 180W/(m·K) para atender às necessidades dos módulos IGBT para dissipação de calor.
Processamento de componentes econômicos: Um modelo econômico específico emprega braquetes de aço inoxidável impressos em 3D, com rugosidade superficial diminuída de Ra10 μm para Ra3,2 μm por meio de tratamento de jato de areia usando partículas de areia Al2O3 de tamanho de malha 80. Simultaneamente, é criada uma camada de tensão compressiva de 0,5 μm de espessura, que estende a vida útil à fadiga de 50.000 para 200.000 ciclos, atendendo aos critérios de uso de 10 anos.
Otimizando a produção em lote: um dispositivo SLM com cabeça multi{0}laser imprime um corpo de válvula de transmissão específico, e um interferômetro a laser on-line verifica a qualidade da ligação entre camadas em tempo real. Com a ajuda do tratamento automatizado de shot peening (esferas de vidro, tamanho de partícula de malha 220), o tempo de pós-{3}}processamento de uma peça é reduzido de 45 para 12 minutos, o que é tempo suficiente para produzir 500.000 peças por ano.
4. Equipamentos energéticos: longa vida útil garantida e resistência à corrosão
As peças metálicas impressas em 3D precisam ser capazes de lidar com condições muito adversas, como altas temperaturas, altas pressões e corrosão significativa. Isto é verdade nos sectores da energia nuclear, petroquímica e outros. Uma válvula submarina específica de petróleo e gás é construída com uma liga à base de níquel que foi impressa em 3D. Seu sistema de pós{6}}processamento inclui:

Limpeza com fluidos supercríticos: Usando CO2 líquido para remover restos de pó no canal de fluxo interno, esse método é oito vezes mais eficaz que a limpeza ultrassônica típica, e o tamanho das partículas restantes é mantido abaixo de 10 μm.
Tratamento térmico gradiente: Por têmpera segmentada (têmpera em água de 1050 graus + 760 graus de têmpera em óleo), uma camada martensítica de 1 mm de espessura é formada na superfície do material, enquanto a estrutura de austenita é mantida no núcleo. Isso faz com que a resistência ao impacto da válvula passe de 20J para 120J em condições de baixa temperatura de -46 graus.
Tecnologia de revestimento composto: Primeiro, a pulverização de plasma cria uma camada cerâmica de Al2O3-13% TiO2 com 0,3 mm de espessura. Em seguida, o revestimento a laser adiciona uma camada de liga NiCrBSi com 0,1 mm de espessura. Isso reduz a taxa de corrosão da válvula de 0,02 mm/ano para 0,001 mm/ano em uma solução de NaCl a 5%.