Quais são os requisitos de rugosidade superficial para impressão 3D de metal em diferentes indústrias?

一, O significado técnico e a influência da indústria na rugosidade da superfície.
A rugosidade da superfície (Ra) é uma medida importante da micro{0}}forma geométrica da superfície. O número obtido influencia diretamente a resistência do componente ao desgaste, à corrosão, à fadiga e à vedação. Quando você imprime metal em 3D, o valor Ra é afetado por fatores como o tamanho das partículas do pó, a espessura das camadas, a potência do laser e a técnica de digitalização. Por exemplo, o pó fino (15–45 μm) pode ter um valor de Ra tão baixo quanto 3–5 μm porque flui bem e preenche a poça de fusão uniformemente. Por outro lado, pós grossos (53–105 μm) geralmente têm valores de Ra entre 8 e 12 μm porque suas partículas são muito grandes.
Na maioria das vezes, os valores Ra das peças impressas que não foram otimizadas estão entre 7 e 20 μm. Esse nível pode atender à maioria das necessidades industriais, embora existam grandes riscos funcionais na indústria-de ponta.
Aeroespacial: Superfícies ásperas podem causar facilmente o acúmulo de tensão, o que pode fazer com que as pás do motor quebrem muito cedo quando estiverem sob alta temperatura e pressão.
Implantes médicos: Níveis de Ra superiores a 3,2 μm aumentam o perigo de microorganismos aderirem a eles e podem causar infecções após a cirurgia;
Eletrônicos de consumo: a rugosidade da superfície pode dificultar a passagem da luz pelas peças ópticas e diminuir a clareza das imagens.
2, As necessidades e exemplos de diferenciação da indústria
1. Aeroespacial: O objetivo final de Ra menor ou igual a 1,6 μm
O setor aeroespacial tem padrões muito rígidos sobre a confiabilidade das peças. Por exemplo, as pás da turbina devem ser capazes de suportar uma força centrífuga de 100.000 rotações por minuto a uma temperatura elevada de 1.300 graus Celsius. Mesmo pequenas falhas superficiais podem ter efeitos terríveis. No mundo dos negócios, foi estabelecido que:
Norma técnica: para reduzir o risco de descamação da camada de oxidação em alta-temperatura, o valor Ra das partes essenciais deve ser mantido entre 0,8 e 1,6 μm.
Em um cenário típico, a tecnologia de fusão seletiva a laser (SLM) foi usada para imprimir lâminas de cristal único para um determinado tipo de motor de aeronave. Em seguida, foi utilizado eletropolimento a vácuo para tornar a superfície mais lisa, diminuindo a rugosidade de Ra12 m para Ra0,8 m e aumentando a vida em fadiga em 40%.
Inovação de processo: A máquina Huashu High Tech FS200M possui um ponto de luz fino de 40 μm que pode imprimir peças Ra3,0 μm diretamente. Isto atende às necessidades da indústria aeroespacial para produção em massa de pequenas peças de precisão.
2. Implantes médicos: linha vermelha de biocompatibilidade com Ra 3,2 m
A indústria médica precisa de superfícies ásperas porque são mais seguras para as pessoas e funcionam melhor com outras coisas:
Implantes ortopédicos: As próteses articulares em liga de titânio devem imitar a estrutura trabecular do osso, com rugosidade superficial regulada em Ra1,5-2,5 μm para facilitar a aderência e proliferação de células ósseas;
Implantes dentários: O valor Ra da região rosqueada deve ser menor ou igual a 3,2 μm; caso contrário, o desenvolvimento bacteriano poderá causar peri-implantite.
A otimização de toda a cadeia de processo de Yunyao Shenwei (espalhamento de pó ultra-fino + controle de caminho óptico de alta-precisão) dá à superfície uma qualidade de Ra0,8–2,8 μm. Isto significa que os implantes podem ir direto para a sala de cirurgia sem qualquer processamento extra.
3. Eletrônicos para consumidores: Ra menor ou igual a 0,8 μm é o critério de grau óptico.
O impulso para produtos menores e mais funções em produtos eletrônicos de consumo é o que impulsiona a busca por superfícies lisas.
Partes ópticas: O suporte da câmera do celular deve ter Ra de 0,8 μm ou menos para evitar imagens borradas produzidas pela dispersão da luz.
Peças estruturais: para evitar que as dobradiças do laptop se desgastem muito rapidamente, elas precisam ser tratadas com uma superfície que tenha Ra inferior a 1,6 μm.
Prática da indústria: O equipamento Zhongrui Technology iSLM80P usa um spot de 25 m e tecnologia de espalhamento dinâmico de pó para imprimir microantenas com Ra 3,2 m diretamente. Isso reduz o tempo de pós-{4}}processamento em 80% em comparação aos métodos padrão.
4. Energia e molde: um bom compromisso entre custo e Ra menor ou igual a 6,3 μm
Na fabricação de equipamentos e moldes energéticos, a rugosidade superficial precisa ser uma boa combinação de custo e desempenho:
Câmara de combustão da turbina a gás: Ela precisa ser capaz de suportar altas temperaturas de 1.200 graus e erosão de gás. A rugosidade da superfície precisa ser mantida entre Ra3,2 e 6,3 μm para encontrar um compromisso entre resistência à corrosão e eficiência de processamento.
Molde de injeção: O valor Ra da superfície do canal de resfriamento conformado deve ser menor ou igual a 6,3 μm. Caso contrário, o produto pode distorcer porque não esfria uniformemente.
Por exemplo, a tecnologia SLM foi usada para imprimir um determinado tipo de molde de carro. O polimento químico reduziu o valor de Ra de 15 μm para 6,3 μm, o que fez com que o molde durasse 30% mais.