Које индустрије имају највише захтеве за тачност димензија у металном 3Д штампању?

1. Ваздухопловство: играње игара са милиметарском{1}}прецизношћу у веома тешким условима
Сектор авиона је „висок“ за коришћење технологије металне 3Д штампе. Главне потребе су за интегрисано обликовање компликованих конструкција и обезбеђивање њиховог рада у тешким условима. На пример, радна температура лопатица авионског мотора може да се попне до 1500 степени, и оне морају да буду у стању да поднесу напрезање велике брзине{4}}од десетина хиљада обртаја у минути. Свака мала промена величине може довести до тога да динамички зазор између лопатица и кућишта нестане контроли, што може довести до катастрофалних кварова.
Захтеви за тачност:
Толеранција димензија: Толеранција димензија за важне делове као што су бризгаљке горива и лопатице турбине треба да буде унутар ± 0,02 мм. Неке површине које се спајају могу чак морати да буду унутар ± 0,01 мм.
Храпавост површине: Функционална храпавост површине треба да буде мања од Ра0,8 μм да би се спречило одвајање протока ваздуха и стварање топлотног напрезања.
Геометријска толеранција: Да би се осигурало да аеродинамичке перформансе одговарају дизајну, грешка контуре сложених површина треба да буде мања од 0,05 мм.
Како то урадити технички:
Ласерско селективно топљење (СЛМ): 20–60 μм танак слој праха и ласерска тачка величине микрометара-користи се за прављење високо{3}}прецизних калупа. Централна ивица крила од легуре титанијума коју је Платинум Лите произвео за авион Ц919, на пример, има тачност димензија ± 0,05 мм и храпавост површине Ра3,2 μм. Након електрополирања, храпавост површине се смањује на Ра0,4 μм.
Више-ласерско колаборативно скенирање: коришћење 4 до 8 ласера ​​који су синхронизовани да би се смањила изобличења изазвана топлотним стресом. Лиантаи Тецхнологи је послала веома танке металне делове одређеној јединици авијације. Најтањи зид је био дебљине 0,25 мм, а толеранција је била само 0,075 мм. Ово је показало да је више{8}}ласерски систем стабилан.
Контрола повратне спреге у затвореној петљи: Праћењем температуре базена талине и статуса распростирања праха у реалном времену и променом интензитета ласера ​​по потреби, грешка међуслоја остаје унутар 5 μм.
2. Медицински имплантати: Биолошка фузија покреће прилагођавање микро-размера.
Строга правила индивидуализоване здравствене заштите су оно што 3Д штампање метала у медицинској области чини тако прецизним. На пример, када је реч о ортопедским имплантатима, кости пацијената могу бити веома различите по облику и густини. Са традиционалним стандардизованим имплантатима, потребна је друга операција како би били прилагодљивији. Са 3Д штампањем, међутим, могуће је направити тачно „један пацијент, једна политика”.
Захтеви за тачност:
Контура имплантата треба да има непрецизност мању од 0,1 мм у поређењу са ЦТ подацима пацијента како би се осигурало да је притисак на контакт кости равномерно распоређен.
Функционализација површине: Подстакните пролиферацију коштаних ћелија коришћењем микропорозне структуре са порама величине 50 до 500 μм и одступањем порозности од ± 2%.
Биокомпатибилност: храпавост површине не сме да пређе Ра1,5 μм да би се спречило размножавање бактерија и иритација ткива.
Како то урадити технички:
СЛМ опрема високе{0}}резолуције користи ласерску тачку од 50 μм и дебљину слоја од 15 μм за обликовање структура на микрометарском нивоу. На пример, Теиифеи је направио протезу кука од легуре титанијума за одређену ортопедску компанију. Има прецизност по мери од 0,01 мм и стопу клиничке компатибилности од преко 99%.
Дизајн за оптимизацију топологије: Користите АИ алгоритме да бисте направили лагане решеткасте структуре које користе мање материјала, а истовремено су јаке. Зубни имплантат је побољшан како би био 40% лакши и трајао три пута дуже пре него што га треба заменити.
Технологија накнадне{0}}обраде: храпавост површине је смањена са Ра12 μм на Ра0,8 μм комбиновањем хемијског полирања и ласерског микро облагања. Микропорозна структура остаје иста.
3. Прецизни калупи: стабилност у масовној производњи до неколико микрона
Метална 3Д штампа мора бити веома прецизна у пословању са калупима јер масовна производња мора бити веома конзистентна. На пример, код калупа за ињектирање, храпавост површине језгра има директан утицај на изглед производа, а величина шупљине директно утиче на то колико добро се делови уклапају заједно. Потребне су недеље ЦНЦ обраде и полирања да би се калуп направио на-старомодан начин. Уз 3Д штампање, можете да радите обоје истовремено.
Захтеви за тачност:
Стабилност димензија: Да би се носила са топлотном деформацијом која се дешава током десетина хиљада циклуса бризгања, толеранција димензија шупљине калупа треба да буде унутар ± 0,01 мм/100 мм.
Глаткоћа површине: Да би се задовољиле потребе за рефлексијом ласерских комуникационих система, храпавост површине оптичких калупа треба да буде мања од Ра0,05 μм.
Ефикасност хлађења: Да бисте били сигурни да је температура калупа уједначена, одступање пречника конформног канала воде за хлађење треба да буде мање од ± 0,05 мм.
Како то технички функционише:
Адхесиве Јет (БЈ) технологија: Овај метод везивања и синтеровања прахова микронске{0}}величине омогућава прављење калупа са веома високом прецизношћу. Одређена компанија је направила БЈ опрему која је тачна до ± 0,05 мм и има храпавост површине Ра3 μм. Након пескарења, спушта се на Ра1,6 μм.
Машинска обрада са пет-оси: Коришћење 3Д штампања за додавање ЦНЦ глодања основним површинама за спајање ради прецизне обраде. На пример, Аниуан Молд је повећао тачност димензија језгара модела ципела са ± 0,1 мм на ± 0,02 мм користећи комбинацију „штампања“ и „глодања“.
Иновација материјала: Прављење челичног праха за калупе са високом топлотном проводљивошћу, као што је мартензитни челик, који шири само једну{0}}трећину више од других материјала. Ово у великој мери смањује изобличење током бризгања.
4. Микрофлуидни чипови: најпрецизнији начин за манипулацију течностима на наноскали
Микрофлуидни чипови су веома важни у областима као што су биолошка детекција и хемијска синтеза. Њихове металне делове треба контролисати и на микро и нано нивоу. На пример, одређени чип за секвенцирање ДНК мора да садржи хиљаде микроканала унутар 5 мм × 5 мм региона, одржавајући одступање ширине канала мање од ± 0,5 μм; неуспех да се то уради ће довести до грешака у преусмеравању течности које прелазе 5%.
Захтеви за тачност:
Величина карактеристике: Ширина микроканала треба да буде између 10 и 100 μм, а дубина треба да буде ±1 μм.
Равност површине: Да би се олакшало проток флуида, дно канала треба да буде мање храпаво од Ра0,1 μм.
Структурни интегритет: Да би се осигурало да заптивач држи под високим притиском, не би требало да буде микропукотина или пора.
Како то урадити технички:
Ултра-брза ласерска обрада: коришћење фемтосекундних ласерских импулса за уклањање материјала дебљине мање од једног микрона и избегавање подручја оштећених топлотом. Студијски тим је користио фемтосекундни ласер за штампање микрофлуидних чипова на бази никла- са варијансом ширине канала од само ± 0,3 μм.
Електрохемијско полирање: Коришћењем контроле микроструја и формулације електролита заједно, храпавост површине иде од Ра5 μм до Ра0,05 μм, док облик канала одржава тачним.
Штампање од више-композитних материјала: Метал-штампање са градијентом од метала се користи за постављање биолошки инертног премаза на унутрашњи зид канала, због чега чип траје дуже.