هل يمكن للأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد تحقيق تأثير المرآة؟

1. المبدأ التقني: كيف يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تلبي احتياجات المرايا؟
الميزة الرئيسية للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد هي أنها يمكن أن تصنع أشكالًا معقدة على الفور. ومع ذلك، فإن خشونة السطح الأولية (Ra10-50 ميكرومتر) تختلف تمامًا عن معيار المرآة (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
أساسيات-الطباعة عالية الدقة
على سبيل المثال، تجمع تقنية الذوبان بالليزر الانتقائي (SLM) بين طبقة رقيقة من مسحوق يتراوح ما بين 20 إلى 60 ميكرومترًا وبقعة ليزر يبلغ عرضها بضعة ميكرومترات فقط للحصول على دقة أبعاد تبلغ ± 20-50 ميكرومتر. وهذا يشكل قاعدة متينة للتلميع لاحقًا. أدى مركز العمليات الكامل لتصنيع الإضافات المعدنية الذي عمل عليه كل من Hanbang Laser وZhongnan Zhicheng معًا إلى خفض الخشونة الأولية لشفرات التوربينات إلى Ra12 ميكرومتر من خلال تحسين استراتيجيات المسح والتحكم في سماكة الطبقة. هذا يجعل من الممكن معالجة المرايا.
تأثير خصائص المواد
نظرًا لانخفاض معامل التمدد الحراري والمقاومة العالية للتآكل، أصبحت سبائك التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والمواد الأخرى هي أفضل الخيارات لمعالجة المرآة. على سبيل المثال، يمكن لسبائك التيتانيوم TC4 التي يتم استخدامها غالبًا في صناعة الطيران التخلص من المسام باستخدام الضغط المتوازن الساخن (HIP) بعد طباعة SLM. وهذا يجعل كثافة المادة 99.9% ويجعل التلميع أكثر توازنًا.
2. مسار العملية: نظرة على العملية برمتها، من الطباعة إلى النسخ المتطابق
للحصول على مظهر مرآة، عليك أن تمر بأربع خطوات رئيسية: الطحن الخشن، والطحن الناعم، والتلميع، والطلاء. تحتاج كل خطوة إلى تحكم دقيق:
إزالة الطبقات والعيوب من خلال الطحن الخشن والناعم
الطحن الميكانيكي: استخدم عجلات طحن الماس أو ورق الصنفرة من كربيد السيليكون للتخلص ببطء من أنماط الطبقات المطبوعة. على سبيل المثال، تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد Jialichuang معدات طحن آلية لجعل أجزاء عملية BJ أقل خشونة، بدءًا من Ra2.4 μm إلى Ra0.8 μm، مع الحفاظ على نفس المستوى من الدقة.
الحفر الكيميائي: يتم استخدام المحاليل الحمضية لإذابة النتوءات السطحية بشكل انتقائي على هندسة التجويف الداخلي المعقدة، مما يجعل إزالة المواد متساوية. على سبيل المثال، استخدمت إحدى شركات الطيران محلول نقش يعتمد على حمض الفوسفوريك لجعل شفرات المحرك أقل كشطًا، بدءًا من Ra15 μm إلى Ra3 μm.
التلميع: الانتقال من مرآة فرعية إلى أخرى
التلميع الميكانيكي: تستخدم طريقة التلميع الثلاث{0}}خطوات WENDT عجلة تلميع خشنة للتخلص من علامات الطحن، وعجلة تلميع متوسطة لتنعيم السطح، وعجلة تلميع دقيقة للحصول على لمسة نهائية كالمرآة. على سبيل المثال، تتمتع غرسات الورك من Johnson & Johnson بخشونة سطحية تبلغ Ra0.05 ميكرومتر بعد هذا العلاج، وهو ما يلبي معايير التوافق الحيوي.
يمكن إجراء التلميع بدون إجهاد-من خلال التلميع الكهربائي، الذي يعمل على إذابة النتوءات الصغيرة الموجودة على السطح باستخدام الكهرباء. على سبيل المثال، تستخدم علامة تجارية معينة للساعات إلكتروليتًا قائمًا على حمض النيتريك- لجعل الهيكل المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L أقل خشونة، بدءًا من Ra0.8 μm إلى Ra0.02 μm، وفي الوقت نفسه، يجعل الهيكل أكثر مقاومة للتآكل.
الطلاء: تحسين مزدوج للوظيفة والديكور
ترسيب البخار الفيزيائي (PVD): تضع هذه العملية طبقات صلبة مثل TiN وCrN على ركائز مرآة. يمكن تنظيم السماكة بين 0.5 و 2 ميكرومتر. وهذا يجعل الطلاء أكثر مقاومة للتآكل ويمنحه تأثيرات جميلة مثل الذهبي والأسود. على سبيل المثال، استخدم أحد صانعي السيارات تقنية PVD لجعل مجاذيف تبديل الحركة تدوم أكثر من 500000 مرة.
طلاء النيكل الكيميائي: تولد عملية الترسيب غير الكهربائي طبقة ثابتة من النيكل على الأسطح المنحنية المعقدة التي يتراوح سمكها من 10 إلى 20 ميكرومتر. على سبيل المثال، قامت إحدى الشركات المصنعة للطائرات بجعل فوهات الوقود أكثر مقاومة للتآكل ثلاث مرات باستخدام طلاء النيكل غير الكهربائي، مع الحفاظ على دقة الأبعاد في حدود ± 0.01 مم.
3. الاستخدام في الأعمال التجارية: الاستخدامات الشائعة للطباعة ثلاثية الأبعاد على شكل مرآة
مجال الطيران
يجب أن تكون شفرات التوربينات وغرف الاحتراق والأجزاء الأخرى قادرة على التعامل مع درجات الحرارة المرتفعة والديناميكا الهوائية الجيدة في نفس الوقت. على سبيل المثال، استخدمت GE Aviation طريقة التلميع الكهربائي SLM+ لجعل سطح شفرات محرك LEAP أقل خشونة، بدءًا من Ra10 μm إلى Ra0.2 μm. وهذا جعل المحرك أكثر كفاءة في استهلاك الوقود بنسبة 2٪.
مجال الأجهزة الطبية
يجب أن تكون غرسات العظام والأدوات الجراحية وأشياء أخرى متوافقة حيوياً وتحارب البكتيريا. على سبيل المثال، قامت شركة معينة بتصنيع كوب حقي مصنوع من سبائك التيتانيوم بطباعة ثلاثية الأبعاد ويتميز بخشونة سطح تبلغ Ra0.03 ميكرومتر بعد التلميع الكهربائي. وهذا يعني أن الجراثيم أقل عرضة للالتصاق بها، كما أن خطر العدوى بعد الجراحة أقل بكثير.
في مجال الالكترونيات الاستهلاكية
يجب أن تكون مفصلات الشاشات القابلة للطي-وأغلفة الساعات الراقية والأشياء الأخرى خفيفة وقوية. على سبيل المثال، قامت شركة Hanbang Laser بتصنيع مفصل من سبائك التيتانيوم لعلامة تجارية معينة من الهواتف المحمولة. كان سُمكه 0.3 مم، وصلابة سطحه تبلغ HV1200، وهو ما يلبي متطلبات اختبار 200000 طية.