Come pulire la polvere residua dopo la stampa 3D in metallo?

Infatti, il problema principale con la pulizia dei residui di polvere è la battaglia a tre-tra tecnologia, sicurezza e costi.
Il problema della pulizia delle polveri nella stampa 3D in metallo deriva dai suoi distinti attributi di processo. Ad esempio, con la tecnologia Selective Laser Melting (SLM), un laser fonde e accumula polvere metallica per creare una struttura tridimensionale. Tuttavia, la polvere che non si è completamente sciolta si attaccherà alla superficie del pezzo o rimarrà nei pori all'interno. Se questi granuli rimanenti non vengono completamente ripuliti, causeranno tre grossi problemi:
Problemi di prestazione: la polvere residua può ostruire i canali di flusso interni, ridurre la densità delle parti e persino causare l'accumulo di tensione, che può portare a crepe. Ad esempio, se sulle pale della turbina del motore di un aereo sono presenti residui di polvere, la sua durata potrebbe essere ridotta della metà o più.
Rischio per la sicurezza: le polveri metalliche attive come la polvere di titanio e la polvere di alluminio possono facilmente ossidarsi nell'aria, provocandone l'esplosione. Le statistiche mostrano che il 32% degli incidenti legati alla sicurezza nei laboratori di stampa 3D in metallo si verificano perché la polvere non viene pulita correttamente.
I costi sono fuori controllo: la pulizia manuale di pezzi di grandi dimensioni richiede decine di ore e il tasso di recupero della polvere è inferiore al 60%, il che fa aumentare notevolmente il costo dei materiali. Una volta, una certa azienda che produceva componenti per automobili dovette pagare 12.000 yuan in più per ogni unità poiché il processo di pulizia con polvere non era molto efficace.
2, Procedura di pulizia graduale: controllo completo del processo da generale a fine
L'industria ha ideato un "sistema di pulizia a tre- livelli" per aumentare sia la velocità con cui viene rimossa la polvere sia l'efficienza del processo. Questo perché diverse fasi di stampa e qualità delle parti richiedono diversi tipi di pulizia.
1. Pulizia di base: riciclaggio della polvere all'interno del vano stampa
Una volta terminata la stampa, i pezzi sono ancora sepolti nel letto di polvere e devono essere raccolti con attrezzature automatizzate:
Sistema di aspirazione della polvere sottovuoto: utilizza la tecnologia di adsorbimento a pressione negativa e ugelli di aspirazione regolabili per raccogliere rapidamente la polvere dalla superficie del letto di polvere. Ad esempio, un determinato dispositivo può recuperare più del 95% della polvere non fusa utilizzando un sistema di filtraggio a più-stadi. La distribuzione dimensionale delle particelle di polvere è la stessa della polvere originale.
Tavolo per il vaglio vibrante: rimetti la polvere recuperata in un vibrovaglio e utilizza vibrazioni ad alta-frequenza per separare la polvere troppo grande. Un vaglio vibrante ad ultrasuoni viene utilizzato da un certo produttore di impianti medici per aumentare la purezza della polvere al 99,9%, che è lo standard medico ISO 13485.
2. Pulizia intermedia: eliminazione della polvere sulla superficie e nei pori dei pezzi
Per le parti con particelle sulla superficie e nei pori poco profondi è necessaria una combinazione di procedure di pulizia fisica e chimica:
Pulizia con getto ad alta-pressione: utilizza aria compressa a 0,5–0,6 MPa per avvolgere lo stesso tipo di particelle metalliche e pulire la superficie delle parti colpendole. Un certo produttore di impianti ortopedici è riuscito a eliminare il 98% della polvere dei pori nel dispositivo di fusione intervertebrale spruzzandola da più angolazioni. La rugosità superficiale è stata ridotta a Ra 0,8 μm.
Pulizia con vibrazioni ultrasoniche: immergi i pezzi in una soluzione detergente specifica e utilizza vibrazioni ad alta-frequenza superiore a 20kHz per rompere il legame tra la polvere e la superficie delle parti. La pulizia ad ultrasuoni viene utilizzata da un produttore di pale di motori aeronautici per ridurre la quantità di polvere rimasta nel canale di flusso interno della pala da 0,5 ga 0,02 g.
Pulizia con bagno di vapore: Per la pulizia a vapore di macchie d'olio e miscele di polveri vengono utilizzati solventi organici a base di idrocarburi alogenati. Una certa azienda che produce alberi del cambio di veicoli ha utilizzato bagni di vapore per pulire le parti fino al livello di pulizia NAS 6.
3. Pulizia ad un livello superiore: rimozione profonda di particelle dall'interno di parti strutturali complesse
Nel settore aerospaziale sono necessarie attrezzature specializzate per rimuovere completamente le particelle interne da parti strutturali grandi e complicate.
La piattaforma rotante multi-asse a 360 gradi è alimentata da un servomotore e vibra ad alta frequenza (fino a 25 volte al minuto). Ciò riduce del 90% il tempo necessario per pulire la polvere da canali di flusso complessi come fori profondi e cavità interne. La tavola rotante per la pulizia delle polveri Huashu High Tech FS-PBS-12M, ad esempio, può pulire pezzi di 1530 mm × 1530 mm × 1700 mm e rimuovere il 99% della polvere.
Sistema di pulizia delle polveri sicuro dalle esplosioni: per polveri combustibili ed esplosive come polvere di titanio e alluminio, ha un design di protezione dai gas completamente inerte, tiene d'occhio il livello di ossigeno in tempo reale e include una funzione di allarme. Il sistema di pulizia delle polveri antideflagrante Tuobo Additive TCB-300 è certificato dalle autorità nazionali e può mantenere il personale al sicuro aumentando al contempo il tasso di recupero delle polveri a oltre il 90%.
3. Tendenza all’innovazione del settore: due forze che guidano il cambiamento: intelligenza e greening
Man mano che la stampa 3D in metallo diventa sempre più grande e precisa, la tecnologia di pulizia delle polveri residue sta mostrando due nuove tendenze:
Sistema di pulizia intelligente: utilizza la tecnologia Digital Twin per simulare la distribuzione della polvere e trovare i migliori percorsi di pulizia. Utilizza algoritmi AI per modificare automaticamente la frequenza di vibrazione e la pressione di iniezione, in modo che "una macchina possa fare molte cose". Ad esempio, un'azienda ha creato un sistema intelligente di pulizia a polvere in grado di elaborare automaticamente piani di pulizia basati su modelli CAD delle parti. Ciò rende la pulizia più efficiente del 40%.
Riciclaggio della polvere verde: crea un sistema-a ciclo chiuso per l'intero processo di "pulizia, vagliatura, asciugatura e riciclaggio della polvere" per ridurre gli sprechi di polvere. Utilizzando la tecnologia di riciclaggio delle polveri, un particolare produttore di componenti aeronautici ha ridotto la quantità di polvere utilizzata in ciascuna parte del 65% e la quantità di polvere rilasciata del 90%.
4, Standard e norme: da ciò che fanno le aziende a ciò su cui concorda l'intero settore
L’industria sta spingendo per la creazione di standard coerenti per affrontare il problema dei requisiti mancanti di pulizia delle polveri:
Lo standard ASTM F3301 chiarisce come classificare la pulizia delle superfici degli articoli metallici stampati in 3D e stabilisce limiti alla quantità di residui di polvere che possono essere lasciati in diverse situazioni.
Linee guida ISO/ASTM 52921: fornire istruzioni operative sicure per le attrezzature per la pulizia delle polveri, ad esempio come controllare i livelli di ossigeno e assicurarsi che l'attrezzatura sia-a prova di esplosione.
Standard per l'intera azienda: ad esempio, Huashu High Tech ha creato le "Specifiche tecniche per la pulizia delle polveri per stampa 3D in metallo", che includono tutte le fasi del processo, dalla scelta dell'attrezzatura giusta all'impostazione dei parametri di processo corretti.