Koji su rizici nepotpunog uklanjanja praha u metalnom 3D štampanju?

一, mana procesa: ostaci praha čine kvalitet štampanih delova nepredvidivim.
1. Previše hrapavosti na površini i problemi sa strukturom
Metalna 3D štampa stvara stvari topljenjem metalnog praha jedan po jedan sloj. Ako ostaci praha nisu potpuno očišćeni, površina štampanog proizvoda će imati izbočine ili rupe. Na primjer, kada se štampaju oštrice za avionske motore, ostaci praha legure titanijuma mogu učiniti površinu grubljom nego što bi trebalo da bude, što može oštetiti performanse aviona. Preostali prah može ograničiti putanju laserskog skeniranja, što može dovesti do greške u nedostatku fuzije. Ovi nedostaci čine dijelove mnogo slabijim i vjerojatnijim da će se slomiti.


2. "Zona zaključavanja praha" koja se nalazi unutar komplikovanih struktura
Problem ostatka praha je najuočljiviji u složenim dijelovima koji imaju kanale za hlađenje, međuslojeve u obliku saća ili prstenaste kanale za protok. Na primjer, glava za ubrizgavanje nekih motora s tekućim kisikom/kerozinom ima stotine rupa koje su poređane. Kada su ljudi prvi put počeli koristiti redovno čišćenje protokom zraka i vibracijama, stopa zaostalog praha bila je čak 8%. Ovi ostaci praha mogu oksidirati i rasti kako se temperatura mijenja, što može blokirati kanale za hlađenje i uzrokovati kvar hlađenja tokom testiranja sagorijevanja motora. U nekim slučajevima mogu čak uzrokovati strukturne katastrofe.

3. Sigurnosne opasnosti povezane s implantatima porozne strukture
U medicini, problem ostatka praha u 3D printanim poroznim ortopedskim implantatima (kao što su uređaji za intervertebralnu fuziju i acetabularne čašice) direktno je vezan za sigurnost pacijenata. Ako se metalni prah ne ukloni u potpunosti, može dopustiti da se čestice olabave zbog trenja ili erozije tekućine nakon postavljanja implantata u tijelo. To može izazvati upalu ili taloženje metalnih jona, što može uzrokovati popuštanje ili otkaz implantata.

2, Sigurnost opreme: Ostaci praha mogu uzrokovati požare, eksplozije i probleme s opremom
1. Metalna prašina koja je zapaljiva i eksplozivna može izazvati eksplozije.
3D štampanje metala koristi prah poput titanijuma, aluminijuma, magnezijuma i drugih koji su veoma eksplozivni. Što su čestice manje (obično 15-100 mikrona), veća je vjerovatnoća da će eksplodirati. Na primjer, donja granica eksplozivnosti aluminijskog praha u zraku je samo 40 g/m³. Ako se ostatak praha nakupi unutar opreme i dođe u kontakt sa statičkim elektricitetom, varnicama ili vrućim površinama, može izazvati eksplozije prašine koje oštećuju opremu ili čak ozlijede ljude.

2. Problemi sa laserskim sistemom i pokretnim dijelovima
Preostali prah može pokriti sočivo koje skenira laser ili blokirati mlaznicu koja hrani prah, što može oslabiti lasersku energiju ili zaustaviti isporuku praha. Takođe, prah koji ulazi u pokretne elemente kao što su šine platforme za štampanje i rotirajuća osovina može ubrzati habanje, što može uzrokovati zaglavljivanje opreme ili je učiniti manje preciznom. Zbog ostataka praha, određena kompanija je imala dosta kvarova na laserima, a troškovi održavanja su iznosili čak 30% početne cijene opreme.

3. Sistem zaštite inertnog gasa nije radio.
3D štampanje metala mora se odvijati u okruženju argona ili dušika kako bi se spriječila oksidacija; bez obzira na to, ostaci praha mogu ometati cijev za cirkulaciju plina, smanjiti protok zaštitnog plina i podići lokalnu koncentraciju kisika iznad prihvatljivih nivoa. Ovo ne samo da čini štampane materijale manje dobrim, već može uzrokovati i da se metalni prah zapali sam.

3, Performanse proizvoda: Ostatak praha čini osnovne funkcionalne indikatore slabijim.
1. Smanjene mehaničke karakteristike
Ostaci praha mogu promijeniti gustinu odštampanih objekata, stvarajući područja u kojima se povećava napetost. Na primjer, kada se štampaju strukture napravljene od čelika visoke{1}}vrste, ostaci praha mogu smanjiti granicu povlačenja za 15% do 20%. Ovo nije dovoljno dobro za vazduhoplovstvo, koje ima veoma stroge standarde za kvalitet materijala.

2. Ne mogu dobro podnijeti toplinu
Ostaci praha mogu začepiti mikrokanale ili rebra za rasipanje topline u elektroničkim uređajima ili dijelovima motora koji se moraju brzo otarasiti topline. Ovo može značajno smanjiti efikasnost toplotne provodljivosti. Studija je otkrila da za svaki porast od 1% u stopi ostatka praha, učinak rasipanje topline može pasti za 5% do 8%.

3. Oštećenje sposobnosti zaptivanja i otpornosti na koroziju
Ostaci praha mogu oštetiti gustinu površine dijelova u kemijskoj opremi ili brodskom inženjerstvu i olakšati ulazak korozivnih materijala. Na primjer, ako na dijelovima od nehrđajućeg čelika ima ostataka praha koji sadrže hlorid, to bi moglo izazvati koroziju u obliku rupica ili napuknuće korozije.

4, Zdravlje radnika: dugotrajno-izlaganje metalnoj prašini je dugoročan-rizik.
1. Oštećenje pluća
Ako su čestice metalnog praha veličine manje od 10 mikrona, mogu dospjeti duboko u pluća i taložiti se u alveolama, što može uzrokovati pneumokoniozu, bronhitis ili plućnu fibrozu. Na primjer, dugotrajno udisanje praha legure titana može uzrokovati taloženje titana u plućima, što se manifestira kao kašalj i kratak dah.

2. Iritacija kože i očiju
Kada ostaci praha dođu u dodir s prljavom radnom odjećom ili površinama opreme, mogu izazvati mehaničku iritaciju ili hemijske opekotine na koži radnika. Takođe, prah koji dospe u oči može da povredi rožnjaču ili da izazove konjuktivitis.

3. Mogućnost trovanja teškim metalima
Neki metalni prahovi, kao što su kobalt i nikl, opasni su za živa bića i dugo vremena u njihovoj blizini može uzrokovati oštećenje mozga, zatajenje bubrega ili rak. Joni kobalta u prahu legure na bazi kobalta{1}} mogu se apsorbirati kroz kožu ili respiratorni trakt, što rezultira "bolešću tvrdih legura".

5, Rješenje: Sistematski pristup poboljšanju, od optimizacije dizajna do osmišljavanja novih načina za obavljanje stvari.
1. Faza dizajna: Korištenje ideje "mogućnosti čišćenja"
Možete smanjiti rizik od ostatka praha poboljšanjem geometrijske strukture dijelova (na primjer, dodavanjem ispušnih rupa i minimiziranjem mrtvih uglova) ili korištenjem dizajna optimizacije topologije. Kompanije za vazduhoplovstvo, na primjer, smanjile su stopu ostatka praha sa 8% na manje od 1% promjenom ugla izlaza kanala za hlađenje.

2. Proces štampanja: prikupljanje inertne prašine i filtriranje u nekoliko faza
koji smanjuju rizik od spontanog izgaranja, koristite industrijska sredstva za čišćenje sa mokrim pred{0}}sistemima za odvajanje koji upijaju prašinu u inertnim tečnostima. Modularni više-dizajn za uklanjanje prašine, kao što je trajni filter PPS sistem, koristi se u isto vrijeme kako bi filterski element trajao duže i bolje radio na filtriranju.

3. Nakon obrade: automatsko čišćenje praha i izvještavanje o detekciji
Koristite automatske tehnologije kao što su dvosmjerni udar inertnog plina i čišćenje ultrazvučnim vibracijama, zajedno sa CT skeniranjem ili X-detekcijama zraka, da kreirate sistem zatvorene-petlje za "povratne informacije o detekciji praškastog čišćenja". Na primjer, jedna medicinska kompanija je koristila CT sistem za otkrivanje povratnih informacija kako bi održala rezidualnu stopu praha implantata ispod 0,1%.

4. Sigurnosna pravila: Učvrstite zaštitu i upravljanje vanrednim situacijama
Operateri moraju nositi maske N95 ili više, naočare otporne na laser-i odjeću otpornu na vatru{2}}. Takođe moraju proći redovnu obuku o bezbednosti. Radno mjesto mora imati metalne aparate za gašenje požara klase D, usisivače{5}}otporne na eksploziju i alarme za curenje plina. Takođe treba da se pripremi šta da radi u slučaju požara ili eksplozije.