분말 제거 공정으로 인해 금속 3D 프린팅 부품이 손상됩니까?

一, 분말 제거 공정의 이론적 근거와 필요성
SLM 및 EBM과 같은 금속 3D 프린팅 기술은 금속 분말을 한 번에 한 층씩 녹여 품목을 제작합니다. 프린팅 후 부품은 아직 녹지 않은 파우더 속에 묻혀있습니다. 남은 분말을 완전히 청소하지 않으면 많은 문제가 발생할 수 있습니다.
구조적 위험: 냉각 채널 또는 내부 흐름 채널의 분말 막힘으로 인해 열이 빠져나가는 것을 막고 잠재적으로 구조적 재해를 일으킬 수 있습니다.
성능 손실: 분말 잔여물은 물품 표면의 거칠기를 변화시켜 내식성과 피로 강도를 저하시킵니다.
파우더 쉐딩은 의료용 임플란트나 항공기 분야에서 문제나 임무 실패를 일으킬 수 있습니다.
따라서 파우더를 제거하는 것은 단순한 세척 절차가 아닙니다. 이는 또한 부품이 제대로 작동하는지 확인하는 중요한 구성 요소이기도 합니다.
2, 분체 제거 과정에서 발생하는 손상의 문제점과 위험성
가루를 떼어내는 것은 매우 중요하지만, 과정 자체가 어렵고, 잘못하면 부품이 손상될 수 있습니다.
1. 복잡한 구조물의 청소가 어렵다
분말은 얇은 벽, 내부 홈, 서로 교차하는 구멍 등의 금속 3D 프린팅 물체에 부착되는 경향이 있습니다. 예를 들어, 특정 종류의 액체 산소/등유 엔진 주입 헤드에는 수백 개의 엇갈린 주입 구멍이 있습니다. 정상적인 공기 흐름과 진동으로 청소할 때 잔여 분말 비율은 최대 8%까지 높을 수 있습니다. 너무 세게 청소하면 얇은 벽이 구부러지거나 기계적 변형이 너무 심해 기공이 깨질 수 있습니다.
2. 파우더의 특성과 파우더가 시술 과정에 얼마나 잘 작용하는지
가변 금속 분말은 입자 크기, 유동성 및 접착력이 매우 다양합니다. 예를 들어 티타늄 합금 분말은 입자가 작고 반응성이 커서 부품 표면과 반응할 수 있습니다. 반면, 니켈{2}} 기반 합금 분말은 매우 단단하여 진동으로 청소할 때 표면이 긁힐 수 있습니다. 분말의 특성에 따라 잘못된 분말 제거 방법(공기 흐름, 진동, 초음파 등)을 사용하면 피해 위험이 훨씬 커집니다.
3. 손으로 일을 하는 것의 단점
크거나 정밀한 조각을 손으로 청소하는 것은 그리 효과적이지 않으며 잘 하기 어렵습니다. 예를 들어, 항공우주 부문의 대형 구조 부품에는 크고 작은 내부 파이프가 모두 있습니다. 손으로 흔들거나 진동을 가할 경우 움직이거나 한 부위에 무리한 힘을 가해 균열이 발생할 수 있습니다. 또한 작업자가 올바른 보호 장비를 사용하지 않으면 작업 중에 금속 가루를 흡입할 수 있어 건강에 좋지 않습니다.
3, 피해를 막고 통제하기 위해 업계에서 취하는 조치
업계에서는 분말 제거 과정 중 손상 위험을 낮추기 위해 표준화되고 스마트한 여러 가지 방법을 고안해 냈습니다.
1. 디자인 최적화: 처음부터 청소가 더 쉬워졌습니다.
투명도를 위한 설계: 채널 배출구의 각도를 더 좋게 만들고 배기 구멍의 레이아웃을 더 크게 만들어 분말이 자연스럽게 흐를 수 있도록 설계 단계에 청소 요구 사항을 포함합니다. 설계 매개변수를 변경함으로써 엔진 분사 헤드 사례 연구에서 분말 잔류율이 1% 미만으로 낮아졌습니다.
지지 구조 개선: 매달린 부분에 쉽게 떼어낼 수 있는 지지 구조를 만들어 청소 시 부품에 많이 닿지 않도록 합니다. 예를 들어 Desktop Metal은 분리 가능한 세라믹 지지대 기술을 사용하여 소결 과정에서 지지대와 부품이 서로 달라붙는 것을 방지합니다.
2. 새로운 작업 방식: 더 빠르고 정확한 청소
자동으로 분말을 청소하는 시스템: Zhejiang Tuobo의 TCB-100 시스템은 360-도 3차원 회전, 진동 및 고압 공기 흐름을 조합하여 분말의 큰 부분을 빠르고 쉽게 청소합니다. 이는 사람들이 작업을 수행할 필요성을 줄입니다. 이 기술을 사용하면 청소 시간을 90% 절약하고 부품 손상 가능성을 낮출 수 있습니다.
초음파 및 불활성 가스 충격: 정밀 품목의 경우 저주파-초음파 진동 및 불활성 가스 충격은 표면을 손상시키지 않고 남은 분말을 극소량 제거할 수 있습니다. 예를 들어, 정형외과용 임플란트를 만드는 동안 초음파 세척 빈도는 기포 충격력이 너무 커지는 것을 방지하기 위해 분말 입자의 크기에 맞게 정확하게 조정되어야 합니다.
3. 감지 및 피드백: 청소 품질을 위한 폐쇄{1}}루프 시스템
CT 감지 기술: 산업용 CT는 세척 후 부품 내부를 스캔하여 분말 잔여물이나 구조적 문제를 찾아냅니다. 한 항공우주회사는 CT 피드백 메커니즘을 통해 청산 합격률을 70%에서 99%로 높였습니다.
데이터베이스 구축: 향후 생산이 동일한 지침을 따를 수 있도록 다양한 재료, 기하학적 요소 및 세척 기술에 대한 정보가 포함된 데이터베이스를 설정합니다. 예를 들어 Liantai Technology는 티타늄 합금 및 알루미늄 합금과 같은 재료와 함께 작동하는 SLM 기술용 세척 공정 매개변수 패키지를 만들었습니다.