금속 3D 프린팅 후 잔여 분말을 청소하는 방법은 무엇입니까?

一, 남은 가루 청소의 가장 큰 문제점은-기술, 안전성, 비용의 삼자 싸움입니다.
금속 3D 프린팅의 파우더 클리닝 문제는 고유한 프로세스 속성에서 발생합니다. 예를 들어, SLM(Selective Laser Melting) 기술을 사용하면 레이저가 금속 분말을 녹이고 쌓아서 3차원 구조를 만듭니다-. 그러나 완전히 녹지 않은 분말은 부품 표면에 달라붙거나 내부의 기공에 머물게 됩니다. 남은 과립을 완전히 청소하지 않으면 세 가지 큰 문제가 발생합니다.
성능 문제: 잔여 분말은 내부 흐름 채널을 방해하고 부품 밀도를 낮추며 심지어 장력이 쌓여 균열이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 비행기 엔진의 터빈 블레이드에 남은 가루가 있으면 수명이 절반 이상 단축될 수 있습니다.
안전 위험: 티타늄 분말, 알루미늄 분말과 같은 활성 금속 분말은 공기 중에서 쉽게 산화되어 폭발할 수 있습니다. 통계에 따르면 금속 3D 프린팅 작업장에서 발생하는 안전 사고의 32%는 파우더가 제대로 세척되지 않아 발생합니다.
비용은 통제할 수 없습니다. 큰 부품을 손으로 청소하는 데는 수십 시간이 걸리고 분말 회수율은 60% 미만이므로 재료 비용이 많이 올라갑니다. 한때 자동차 부품을 만드는 한 회사는 파우더 클리닝 공정이 별로 효과적이지 않아 대당 12,000위안을 더 지불해야 했습니다.
2, 단계적 청소 절차: 광범위한 프로세스에서 미세한 프로세스까지 완벽하게 제어
업계에서는 분말 제거 속도와 공정 효율성을 모두 높이기 위해 '3-단계 청소 시스템'을 고안해 냈습니다. 이는 프린팅 단계와 부품 품질에 따라 다양한 청소 유형이 필요하기 때문입니다.
1. 기본 청소: 인쇄실 내 파우더 재활용
프린팅이 완료되면 조각은 여전히 ​​파우더 베드에 묻혀 있으므로 자동화 장비를 사용하여 수집해야 합니다.
진공 분말 흡입 시스템: 부압 흡착 기술과 조정 가능한 흡입 노즐을 사용하여 분말 베드 표면에서 분말을 빠르게 흡입합니다. 예를 들어, 특정 장치는 다단계 여과 시스템을 사용하여 녹지 않은 분말의 95% 이상을 회수할 수 있습니다. 분말 입자의 크기 분포는 원래 분말과 동일합니다.
진동 스크리닝 테이블: 얻은 분말을 다시 진동 스크린에 넣고 고주파-진동을 사용하여 너무 큰 분말을 분리합니다. 특정 의료용 임플란트 제조업체에서는 초음파 진동체 스크린을 사용하여 분말의 순도를 ISO 13485 의료 표준인 99.9%로 높였습니다.
2. 중간세척 : 부품 표면 및 기공 속 분체 제거
표면에 입자가 있고 기공이 얕은 부품에는 물리적 및 화학적 세척 절차가 혼합되어 필요합니다.
고압-젯 클리닝: 0.5~0.6MPa의 압축 공기를 사용하여 동일한 유형의 금속 입자를 감싸고 부품 표면을 두드려서 청소합니다. 모 정형외과 임플란트 제조사는 추간 유합장치 속 모공분말을 다각도에서 분사해 98% 제거하는 데 성공했다. 표면 거칠기는 Ra 0.8μm로 감소되었습니다.
초음파 진동을 이용한 세척: 부품을 특정 세척 용액에 넣고 20kHz 이상의 고주파 진동을 사용하여 분말과 부품 표면 사이의 결합을 끊습니다. 한 항공기 엔진 블레이드 제조업체에서는 블레이드 내부 흐름 채널에 남아 있는 분말의 양을 0.5g에서 0.02g으로 낮추기 위해 초음파 세척을 사용합니다.
증기욕을 이용한 청소: 할로겐화 탄화수소 유기 용제는 기름 얼룩과 분말 혼합물을 증기 청소하는 데 사용됩니다. 차량 기어박스 샤프트를 제조하는 특정 회사에서는 NAS 레벨 6 청결도에 맞춰 부품을 청소하기 위해 증기욕을 사용했습니다.
3. 더 높은 수준의 청소: 복잡한 구조 부품 내부의 입자를 심층적으로 제거
항공우주 분야에서는 크고 복잡한 구조 부품에서 내부 입자를 완전히 제거하려면 특수 장비가 필요합니다.
360도 다{1}축 회전 플랫폼은 서보 모터로 구동되며 고주파(분당 최대 25회)로 진동합니다. 이를 통해 깊은 구멍이나 내부 공동과 같은 복잡한 흐름 채널에서 분말을 청소하는 데 걸리는 시간이 90% 단축됩니다. 예를 들어 Huashu High Tech FS-PBS-12M 회전식 분말 청소 테이블은 1530mm × 1530mm × 1700mm 크기의 작업물을 청소하고 분말의 99%를 제거할 수 있습니다.
폭발로부터 안전한 분말 세척 시스템: 티타늄, 알루미늄 분말과 같은 가연성 및 폭발성 분말의 경우 완전 불활성 가스 보호 설계를 갖추고 산소 수준을 실시간으로 감시하며 알람 기능을 포함합니다. Tuobo 첨가제 TCB-300 방폭 분말 세척 시스템은 국가 당국의 인증을 받았으며 분말 회수율을 90% 이상으로 높이는 동시에 직원의 안전을 유지할 수 있습니다.
3. 산업 혁신 동향: 변화를 주도하는 두 가지 힘: 지능화와 녹색화
금속 3D 프린팅이 더 크고 더 정확해짐에 따라 잔류 분말 청소 기술은 두 가지 새로운 추세를 보여줍니다.
지능형 청소 시스템: 디지털 트윈 기술을 사용하여 분말 분포를 시뮬레이션하고 최상의 청소 경로를 찾습니다. AI 알고리즘을 사용하여 진동 주파수와 사출 압력을 자동으로 변경하므로 "하나의 기계로 많은 일을 할 수 있습니다." 예를 들어, 한 회사는 부품의 CAD 모델을 기반으로 자동으로 청소 계획을 세울 수 있는 지능형 파우더 청소 시스템을 구축했습니다. 이를 통해 청소 효율성이 40% 향상됩니다.
녹색 분말 재활용: 전체 "분말 세척, 선별, 건조 및 재활용" 프로세스에 대한 폐쇄형-루프 시스템을 만들어 분말 폐기물을 줄입니다. 한 항공부품 제조사는 분말 재활용 기술을 이용해 각 부품에 사용되는 분말의 양을 65%, 먼지 발생량을 90%까지 줄였습니다.
4, 표준 및 규범: 기업이 하는 일부터 업계 전체가 동의하는 일까지
업계에서는 파우더 클리닝 요건 누락 문제를 해결하기 위해 일관된 표준 제정을 추진하고 있습니다.
ASTM F3301 표준은 금속 3D 프린팅 품목 표면의 청결도를 분류하는 방법을 명확하게 규정하고 다양한 상황에서 남을 수 있는 분말 잔류물의 양에 대한 제한을 설정합니다.
ISO/ASTM 52921 지침: 산소 수준 확인 방법, 장비의 방폭 여부 확인 방법 등 분말 세척 장비에 대한 안전한 작동 지침을 제공-합니다.
전체 비즈니스 표준: 예를 들어 Huashu High Tech는 올바른 장비 선택부터 올바른 프로세스 매개변수 설정까지 프로세스의 모든 단계를 포함하는 "금속 3D 프린팅 파우더 클리닝 기술 사양"을 만들었습니다.