금속 3D 프린팅 부품이 거울 효과를 얻을 수 있습니까?

1. 기술 원리: 3D 프린팅이 거울의 요구 사항을 어떻게 충족할 수 있습니까?
금속 3D 프린팅의 가장 큰 장점은 복잡한 형상을 즉시 만들 수 있다는 것입니다. 그러나 초기 표면 거칠기(Ra10-50μm)는 거울 표준(Ra)과 매우 다릅니다.<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
고정밀 인쇄의 기본-
예를 들어, SLM(선택적 레이저 용융) 기술은 20~60μm 분말의 얇은 층과 폭이 수 마이크로미터에 불과한 레이저 스폿을 결합하여 ± 20~50μm의 치수 정밀도를 얻습니다. 이는 나중에 연마할 때 견고한 기반이 됩니다. Hanbang Laser와 Zhongnan Zhicheng이 함께 작업한 금속 적층 가공을 위한 전체 프로세스 센터는 스캐닝 전략을 개선하고 레이어 두께를 제어하여 터빈 블레이드의 초기 거칠기를 Ra12μm로 낮췄습니다. 이를 통해 거울 처리가 가능해집니다.
재료 특성의 영향
열팽창 계수가 낮고 부식에 대한 저항성이 높기 때문에 티타늄 합금, 스테인리스강 및 기타 재료가 거울 가공에 가장 적합한 선택이 되었습니다. 예를 들어, 항공우주 산업에서 자주 사용되는 TC4 티타늄 합금은 SLM 프린팅 후 HIP(Hot Isostatic Pressing)를 사용하여 기공을 제거할 수 있습니다. 이는 재료 밀도를 99.9%로 만들고 연마를 훨씬 더 균일하게 만듭니다.
2. 프로세스 경로: 인쇄부터 미러링까지 전체 과정을 살펴봅니다.
경면 외관을 위해서는 거친 연삭, 미세 연삭, 연마 및 코팅의 네 가지 주요 단계를 거쳐야 합니다. 각 단계에는 신중한 제어가 필요합니다.
거친 분쇄 및 미세 분쇄를 통해 층 및 흠집 제거
기계적 연삭: 다이아몬드 연삭 휠이나 실리콘 카바이드 사포를 사용하여 인쇄된 레이어 패턴을 천천히 제거합니다. 예를 들어 Jialichuang 3D 프린팅은 자동화된 연삭 장비를 사용하여 동일한 수준의 정확도를 유지하면서 BJ 공정 부품을 Ra2.4μm에서 Ra0.8μm로 덜 거칠게 만듭니다.
화학적 에칭: 산성 용액을 사용하여 복잡한 내부 공동 형상의 표면 돌출부를 선택적으로 용해시켜 재료를 균일하게 제거합니다. 예를 들어, 한 항공 회사는 엔진 블레이드의 마모성을 줄이기 위해 Ra15μm에서 Ra3μm로 인산 기반 에칭 솔루션을 사용했습니다.
연마: 하위-미러에서 미러로의 점프
기계적 연마: WENDT 3-단계 연마 방법은 거친 연마 휠을 사용하여 연삭 흔적을 제거하고 중간 연마 휠을 사용하여 표면을 매끄럽게 하며 고운 연마 휠을 사용하여 거울 마감을 얻습니다. 예를 들어 Johnson & Johnson의 고관절 임플란트는 이 처리 후 표면 거칠기가 Ra0.05μm로 생체 적합성 기준을 충족합니다.
전기를 사용하여 표면의 작은 돌기를 용해시키는 전해연마를 사용하면 응력-없는 연마가 가능합니다. 예를 들어, 특정 브랜드의 시계는 질산{2}} 기반 전해질을 사용하여 316L 스테인리스 스틸 케이스를 Ra0.8 μm에서 Ra0.02 μm로 덜 거칠게 만드는 동시에 케이스의 부식 저항성을 더욱 강화합니다.
코팅: 기능과 장식을 이중으로 향상
PVD(물리적 기상 증착): 이 공정은 거울 기판에 TiN 및 CrN과 같은 하드 코팅을 적용합니다. 두께는 0.5~2μm 사이에서 조절할 수 있습니다. 이로 인해 코팅의 내마모성이 더욱 높아지고 금색이나 검정색과 같은 아름다운 효과를 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 한 자동차 제조업체는 PVD 기술을 사용하여 변속 패들을 500,000회 이상 지속되도록 만들었습니다.
화학적 니켈 도금: 무전해 증착 공정은 10~20μm 두께의 복잡한 곡면에 일관된 니켈 층을 생성합니다. 예를 들어, 한 항공기 제조업체는 무전해 니켈 도금을 사용하여 연료 노즐의 부식 저항성을 3배 높이면서도 치수를 ± 0.01mm 이내로 정확하게 유지했습니다.
3. 비즈니스 용도: 미러 3D 프린팅의 일반적인 용도
항공우주 분야
터빈 블레이드, 연소실 및 기타 부품은 고온과 우수한 공기역학을 동시에 처리할 수 있어야 합니다. 예를 들어, GE 항공은 SLM+전해 연마 방법을 사용하여 LEAP 엔진 블레이드의 표면을 Ra10μm에서 Ra0.2μm까지 덜 거칠게 만들었습니다. 이로 인해 엔진의 연료 효율성이 2% 향상되었습니다.
의료기기 분야
정형외과 임플란트, 수술 도구 및 기타 물건은 생체 적합성이 있어야 하며 박테리아와 싸워야 합니다. 예를 들어, 어떤 회사에서는 전해 연마 후 표면 거칠기가 Ra0.03μm인 3D-프린팅 티타늄 합금 비구 컵을 만들었습니다. 즉, 세균이 달라붙을 가능성이 적고, 수술 후 감염 위험도 훨씬 낮습니다.
가전제품 분야에서는
병풍,-고급 시계 케이스 등의 경첩은 가볍고 튼튼해야 합니다. 예를 들어, 한방레이저에서는 특정 브랜드의 휴대폰에 사용되는 티타늄 합금 힌지를 제작했습니다. 두께는 0.3mm이고 표면 경도는 HV1200으로 200,000배 테스트 요구 사항을 충족했습니다.