Como limpar o pó residual após a impressão 3D de metal?

Por exemplo, o principal problema com a limpeza de sobras de pó é a batalha de três-formas entre tecnologia, segurança e custo.
O problema da limpeza com pó na impressão 3D de metal surge de seus atributos de processo distintos. Por exemplo, com a tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM), um laser derrete e acumula pó metálico para formar uma estrutura-tridimensional. No entanto, o pó que não derreteu totalmente grudará na superfície da peça ou permanecerá nos poros internos. Se esses restos de grânulos não forem completamente limpos, causarão três grandes problemas:
Problemas de desempenho: O pó residual pode obstruir os canais de fluxo internos, diminuir a densidade das peças e até causar o aumento de tensão, o que pode causar rachaduras. Por exemplo, se houver sobras de pólvora nas pás da turbina de um motor de avião, sua vida útil pode ser reduzida pela metade ou mais.
Risco para a segurança: Pós metálicos ativos, como pó de titânio e pó de alumínio, podem oxidar facilmente no ar, o que pode fazê-los explodir. As estatísticas mostram que 32% dos acidentes de segurança em oficinas de impressão 3D de metal acontecem porque o pó não é limpo adequadamente.
Os custos estão fora de controle: a limpeza manual de peças grandes leva dezenas de horas e a taxa de recuperação de pó é inferior a 60%, o que faz com que o custo dos materiais suba muito. Certa vez, uma certa empresa que fabrica componentes para automóveis teve que pagar 12 mil yuans a mais por cada unidade, pois o processo de limpeza com pó não era muito eficaz.
2, Procedimento de limpeza em etapas: controle total do processo, de amplo a fino
A indústria criou um "sistema de limpeza de três{0}}níveis" para aumentar o ritmo de remoção do pó e a eficiência do processo. Isso ocorre porque diferentes estágios de impressão e qualidades de peças exigem diferentes tipos de limpeza.
1. Limpeza básica: reciclagem de pó dentro do compartimento de impressão
Terminada a impressão, as peças ainda ficam enterradas no leito de pó e precisam ser coletadas com equipamentos automatizados:
Sistema de sucção de pó a vácuo: usa tecnologia de adsorção de pressão negativa e bicos de sucção ajustáveis ​​para coletar rapidamente o pó da superfície do leito de pó. Por exemplo, um determinado dispositivo pode recuperar mais de 95% do pó não derretido usando um sistema de filtragem de vários-estágios. A distribuição de tamanho das partículas de pó é igual à do pó original.
Mesa para triagem vibratória: coloque o pó que você recebeu de volta em uma peneira vibratória e use vibração de alta-frequência para separar o pó que é muito grande. Uma peneira vibratória ultrassônica é usada por um certo fabricante de implantes médicos para aumentar a pureza do pó para 99,9%, que é o padrão médico ISO 13485.
2. Limpeza intermediária: Tirar o pó da superfície e dos poros das peças
Uma combinação de procedimentos de limpeza física e química é necessária para peças com partículas na superfície e em poros superficiais:
Limpeza com jato-de alta pressão: use ar comprimido de 0,5 a 0,6 MPa para envolver o mesmo tipo de partículas de metal e limpar a superfície das peças batendo nelas. Um certo fabricante de implantes ortopédicos conseguiu se livrar de 98% do pó dos poros do dispositivo de fusão intervertebral pulverizando-o de vários ângulos. A rugosidade da superfície foi reduzida para Ra 0,8 μm.
Limpeza com vibrações ultrassônicas: Coloque as peças em uma solução de limpeza específica e utilize vibração de alta-frequência acima de 20kHz para quebrar a ligação entre o pó e a superfície das peças. A limpeza ultrassônica é usada por um fabricante de pás de motores de aeronaves para reduzir a quantidade de pó restante no canal de fluxo interno da pá de 0,5g para 0,02g.
Limpeza com banho de vapor: Solventes orgânicos de hidrocarbonetos halogenados são utilizados para limpeza a vapor de manchas de óleo e misturas de pó. Uma certa empresa que fabrica eixos de caixa de câmbio de veículos usou banhos de vapor para limpar as peças até o nível 6 de limpeza NAS.
3. Limpeza em um nível superior: Remoção profunda de partículas do interior de peças estruturais complicadas
No setor aeroespacial, é necessário equipamento especializado para remover completamente as partículas interiores de peças estruturais grandes e complicadas.
A plataforma rotativa multi-eixo de 360 ​​graus é alimentada por um servo motor e vibra em alta frequência (até 25 vezes por minuto). Isso reduz em 90% o tempo necessário para limpar o pó de canais de fluxo complexos, como furos profundos e cavidades internas. A mesa rotativa de limpeza de pó Huashu High Tech FS-PBS-12M, por exemplo, pode limpar peças de trabalho de 1.530 mm × 1.530 mm × 1.700 mm e remover 99% do pó.
Sistema de limpeza de pó protegido contra explosões: Para pós combustíveis e explosivos como pó de titânio e alumínio, possui um design de proteção contra gás totalmente inerte, monitora o nível de oxigênio em tempo real e inclui um recurso de alarme. O sistema de limpeza de pó à prova de explosão Tuobo Additive TCB-300 é certificado pelas autoridades nacionais e pode manter o pessoal seguro enquanto aumenta a taxa de recuperação de pó para mais de 90%.
3. Tendência de inovação da indústria: duas forças que impulsionam a mudança: inteligência e ecologização
À medida que a impressão 3D em metal se torna maior e mais precisa, a tecnologia de limpeza com pó residual apresenta duas novas tendências:
Sistema de limpeza inteligente: Utilize a tecnologia digital twin para simular a distribuição do pó e encontrar os melhores caminhos de limpeza. Use algoritmos de IA para alterar automaticamente a frequência de vibração e a pressão de injeção, para que "uma máquina possa fazer muitas coisas". Por exemplo, uma empresa construiu um sistema inteligente de limpeza com pó que pode fazer planos de limpeza automaticamente com base em modelos CAD de peças. Isso torna a limpeza 40% mais eficiente.
Reciclagem de pó verde: crie um sistema-de circuito fechado para todo o processo de "limpeza, triagem, secagem e reciclagem de pó" para reduzir o desperdício de pó. Usando a tecnologia de reciclagem de pólvora, um determinado fabricante de peças de aviação reduziu em 65% a quantidade de pólvora usada em cada peça e em 90% a quantidade de poeira liberada.
4, Padrões e normas: desde o que as empresas fazem até o que toda a indústria concorda
A indústria está pressionando pela criação de padrões consistentes para lidar com o problema da falta de requisitos de limpeza com pó:
A norma ASTM F3301 deixa claro como classificar a limpeza das superfícies metálicas dos itens impressos em 3D e estabelece limites para a quantidade de resíduos de pó que podem ser deixados em diferentes situações.
Diretrizes ISO/ASTM 52921: Forneça instruções de operação seguras para equipamentos de limpeza com pó, como verificar os níveis de oxigênio e garantir que o equipamento seja à prova-de explosão.
Padrões para todo o negócio: Por exemplo, a Huashu High Tech criou a "Especificação Técnica para Limpeza de Pó de Impressão 3D de Metal", que inclui todas as etapas do processo, desde a escolha do equipamento certo até a definição dos parâmetros de processo corretos.