As peças metálicas impressas em 3D podem obter efeito de espelho?

1. Princípio técnico: Como a impressão 3D pode atender às necessidades de espelhos?
O principal benefício da impressão 3D em metal é que ela pode criar formas complicadas imediatamente. No entanto, sua rugosidade superficial inicial (Ra10-50 μm) é muito diferente do padrão de espelho (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Noções básicas de impressão de alta-precisão
A tecnologia Selective Laser Melting (SLM), por exemplo, combina uma fina camada de pó de 20–60 μm e um ponto de laser com apenas alguns micrômetros de largura para obter uma precisão dimensional de ± 20–50 μm. Isso cria uma base robusta para polimento posterior. O centro de processo completo para fabricação de aditivos metálicos em que Hanbang Laser e Zhongnan Zhicheng trabalharam juntos reduziu a rugosidade inicial das pás da turbina para Ra12 μm, melhorando as estratégias de digitalização e controlando a espessura da camada. Isso torna possível processar espelhos.
Impacto das características do material
Devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica e alta resistência à corrosão, liga de titânio, aço inoxidável e outros materiais tornaram-se as melhores escolhas para processamento de espelhos. Por exemplo, a liga de titânio TC4, frequentemente usada na indústria aeroespacial, pode eliminar os poros usando prensagem isostática a quente (HIP) após a impressão SLM. Isso torna a densidade do material de 99,9% e torna o polimento muito mais uniforme.
2. Caminho do processo: uma visão de todo o processo, desde a impressão até o espelhamento
Para obter uma aparência espelhada, você precisa passar por quatro etapas principais: desbaste, desbaste fino, polimento e revestimento. Cada etapa precisa de um controle cuidadoso:
Remoção de camadas e falhas através de lixamento grosso e fino
Retificação mecânica: Use rebolos de diamante ou lixa de carboneto de silício para se livrar lentamente dos padrões de camada impressa. Por exemplo, a impressão 3D Jialichuang usa equipamento de retificação automatizado para tornar as peças do processo BJ menos ásperas, indo de Ra2,4 μm a Ra0,8 μm, mantendo o mesmo nível de precisão.
Gravura química: Soluções ácidas são utilizadas para dissolver seletivamente saliências superficiais em geometrias complexas de cavidades internas, o que torna a remoção de material uniforme. Por exemplo, uma empresa de aviação utilizou uma solução de ataque à base de ácido fosfórico para tornar as pás do motor menos abrasivas, passando de Ra15 μm a Ra3 μm.
Polimento: o salto de sub-espelho para espelho
Polimento mecânico: o método de polimento de três{0}}etapas WENDT usa um disco de polimento grosso para eliminar marcas de esmerilamento, um disco de polimento médio para suavizar a superfície e um disco de polimento fino para obter um acabamento espelhado. Por exemplo, os implantes de quadril da Johnson & Johnson apresentam uma rugosidade superficial de Ra0,05 μm após este tratamento, o que atende aos critérios de biocompatibilidade.
O polimento-sem estresse é possível com o polimento eletrolítico, que dissolve pequenas saliências na superfície usando eletricidade. Por exemplo, uma determinada marca de relógio emprega eletrólito à base de ácido nítrico-para tornar a caixa de aço inoxidável 316L menos áspera, indo de Ra0,8 μm a Ra0,02 μm, e ao mesmo tempo, torna a caixa mais resistente à corrosão.
Revestimento: uma dupla melhoria de função e decoração
Deposição Física de Vapor (PVD): Este processo coloca revestimentos duros como TiN e CrN em substratos espelhados. A espessura pode ser regulada entre 0,5 e 2 μm. Isso torna os revestimentos mais resistentes ao desgaste e proporciona belos efeitos como dourado e preto. Por exemplo, um fabricante automóvel utilizou a tecnologia PVD para fazer com que as patilhas de mudança durassem mais de 500.000 vezes.
Niquelagem química: O processo de deposição sem eletrodo gera uma camada consistente de níquel em superfícies curvas complexas com 10 a 20 μm de espessura. Por exemplo, um fabricante de aeronaves tornou os bicos de combustível três vezes mais resistentes à corrosão usando revestimento de níquel sem eletrólito, mantendo as dimensões com precisão de ± 0,01 mm.
3. Uso nos negócios: usos comuns para impressão 3D espelhada
Campo da aeroespacial
As pás da turbina, as câmaras de combustão e outras peças devem ser capazes de suportar altas temperaturas e boa aerodinâmica ao mesmo tempo. Por exemplo, a GE Aviation usou o método de polimento eletrolítico SLM+ para tornar a superfície das pás do motor LEAP menos áspera, indo de Ra10 μm a Ra0,2 μm. Isso tornou o motor 2% mais eficiente em termos de combustível.
Campo de dispositivos médicos
Implantes ortopédicos, instrumentos cirúrgicos e outras coisas precisam ser biocompatíveis e combater bactérias. Por exemplo, uma certa empresa fez uma cúpula acetabular de liga de titânio impressa-em 3D que possui uma rugosidade superficial de Ra0,03 μm após o polimento eletrolítico. Isso significa que é menos provável que os germes se agarrem a ele e o risco de infecção após a cirurgia é muito menor.
Na área de eletrônicos de consumo
Dobradiças para telas dobráveis, caixas-de relógios de última geração e outras coisas precisam ser leves e fortes. Por exemplo, a Hanbang Laser fez uma dobradiça de liga de titânio para uma determinada marca de telefone celular. Tinha 0,3 mm de espessura e dureza superficial de HV1200, que atendeu aos requisitos de testes de 200.000 dobras.