Metal 3D baskıda tozun eksik çıkarılmasının riskleri nelerdir?

一, Proses kusuru: Toz kalıntısı, basılan parçaların kalitesini öngörülemez hale getirir.
1. Yüzeyde çok fazla pürüz ve yapıda problemler
Metal 3D baskı, metal tozunu her seferinde bir katman halinde eriterek bir şeyler inşa ediyor. Toz kalıntısı tamamen temizlenmezse basılan ürünün yüzeyinde tümsekler veya delikler oluşacaktır. Örneğin, havacılık motorları için bıçak baskılarında kalan titanyum alaşımı tozu, yüzeyi olması gerekenden daha pürüzlü hale getirebilir ve bu da uçağın performansına zarar verebilir. Artık toz, lazer taramasının yolunu kısıtlayabilir ve bu da Füzyon Eksikliği hatalarına yol açabilir. Bu kusurlar parçaları daha zayıf hale getirir ve kırılma olasılığını artırır.


2. Karmaşık yapıların içindeki "toz kilitleme bölgesi"
Toz kalıntısı sorunu en çok soğutma kanallarına, petek ara katmanlarına veya dairesel akış kanallarına sahip karmaşık bölümlerde fark edilir. Örneğin, bazı sıvı oksijen/gazyağı motorlarının enjeksiyon kafasında kademeli olarak yerleştirilmiş yüzlerce delik bulunur. İnsanlar düzenli hava akışı ve titreşimli temizlemeyi ilk kez kullanmaya başladıklarında, kalan toz oranı %8'e kadar çıkıyordu. Bu kalan tozlar sıcaklık değiştikçe oksitlenebilir ve büyüyebilir, bu da soğutma kanallarını tıkayabilir ve motor yanma testi sırasında soğutma arızasına neden olabilir. Bazı durumlarda yapısal felaketlere bile neden olabiliyorlar.

3. Gözenekli yapıdaki implantlarla ilişkili güvenlik tehlikeleri
Tıpta 3D baskılı gözenekli ortopedik implantlarda (intervertebral füzyon cihazları ve asetabular kaplar gibi) toz kalıntısı sorunu doğrudan hastaların güvenliği ile ilgilidir. Metal tozu tamamen çıkarılmazsa, implant vücuda yerleştirildikten sonra sürtünme veya sıvı erozyonu nedeniyle parçacıkların gevşemesine neden olabilir. Bu, implantın gevşemesine veya bozulmasına neden olabilecek iltihaplanmaya veya metal iyonu birikmesine neden olabilir.

2, Ekipman güvenliği: Toz kalıntısı yangına, patlamaya ve ekipmanla ilgili sorunlara neden olabilir
1. Yanıcı ve patlayıcı metal tozu patlamalara neden olabilir.
Metal 3D baskıda titanyum, alüminyum, magnezyum ve çok patlayıcı olan diğerleri gibi tozlar kullanılır. Parçacıklar ne kadar küçükse (genellikle 15-100 mikron), patlama olasılıkları da o kadar yüksektir. Örneğin alüminyum tozunun havadaki alt patlama sınırı sadece 40g/m³'tür. Ekipmanın içinde kalan toz birikirse ve statik elektrikle, kıvılcımlarla veya sıcak yüzeylerle temas ederse, ekipmana zarar verebilecek, hatta insanlara zarar verebilecek toz patlamaları meydana gelebilir.

2. Lazer sistemi ve hareketli parçalarla ilgili sorunlar
Artık toz, lazeri tarayan merceği kaplayabilir veya tozu besleyen memeyi tıkayabilir, bu da lazer enerjisini zayıflatabilir veya tozun iletilmesini durdurabilir. Ayrıca, baskı platformu rayları ve dönen miller gibi hareketli elemanların içine toz girmesi, aşınmayı hızlandırabilir, bu da ekipmanın sıkışmasına veya doğruluğunun azalmasına neden olabilir. Toz kalıntısı nedeniyle belirli bir şirkette çok sayıda lazer arızası yaşandı ve bakım maliyeti, ekipmanın başlangıç ​​fiyatının %30'u kadar yüksekti.

3. İnert gaz koruma sistemi çalışmadı.
Oksidasyonu önlemek için metal 3D baskının argon veya nitrojen ortamında gerçekleşmesi gerekir; yine de toz kalıntısı gaz sirkülasyon boru hattını tıkayabilir, koruyucu gaz akış hızını azaltabilir ve yerel oksijen konsantrasyonunu kabul edilebilir seviyelerin üzerine çıkarabilir. Bu sadece basılı materyallerin kalitesini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda metal tozunun kendi kendine alev almasına da neden olabilir.

3, Ürün performansı: Toz kalıntısı, temel fonksiyonel göstergeleri zayıflatır.
1. İndirgenmiş mekanik özellikler
Arta kalan toz, basılı nesnelerin yoğunluğunu değiştirerek gerilimin oluştuğu alanlar yaratabilir. Örneğin, yüksek-mukavemetli çelikten yapılan yapıları basarken, toz kalıntısı akma mukavemetini %15 ila %20 oranında azaltabilir. Bu, malzeme kalitesi açısından çok katı standartlara sahip olan havacılık için yeterince iyi değil.

2. Isıyı iyi idare edememek
Toz kalıntısı, ısıyı hızlı bir şekilde atması gereken elektronik cihazlarda veya motor parçalarında mikro kanalları veya ısı dağıtım kanatçıklarını tıkayabilir. Bu, termal iletkenliğin verimliliğini büyük ölçüde azaltabilir. Bir çalışma, toz kalıntı oranındaki her %1'lik artış için ısı dağıtım performansının %5 ila %8 oranında düşebileceğini buldu.

3. Korozyona karşı sızdırmazlık ve direnme yeteneğinin zarar görmesi
Toz kalıntısı, kimyasal ekipman veya denizcilik mühendisliğindeki parçaların yüzeyinin yoğunluğuna zarar verebilir ve aşındırıcı malzemelerin içeri girmesini kolaylaştırabilir. Örneğin, içinde klorür bulunan paslanmaz çelik parçalar üzerinde toz kalıntısı varsa, oyuklanma korozyonuna veya gerilimli korozyon çatlamasına neden olabilir.

4, İşçi sağlığı: Metal tozuna-uzun süreli maruz kalma, uzun-vadeli bir risktir.
1. Akciğerlerde hasar
Metal tozunun içindeki parçacıkların boyutu 10 mikrondan küçükse akciğerlerin derinlerine inip alveollere yerleşebilir, bu da pnömokonyoz, bronşit veya pulmoner fibrozise neden olabilir. Örneğin, titanyum alaşımı tozunun uzun süre solunması akciğerlerde titanyum birikmesine neden olabilir ve bu da öksürük ve nefes darlığı şeklinde kendini gösterir.

2. Cildin ve gözlerin tahrişi
Toz kalıntısı kirli iş elbiseleri veya ekipman yüzeyleri ile temas ettiğinde, çalışanların cildinde mekanik tahrişe veya kimyasal yanıklara neden olabilir. Ayrıca gözlere toz kaçması korneaya zarar verebilir veya konjonktivite neden olabilir.

3. Ağır metallerden zehirlenme ihtimali
Kobalt ve nikel gibi bazı metal tozları canlılar için tehlikelidir ve bunların etrafında uzun süre bulunmak beyin hasarına, böbrek yetmezliğine veya kansere neden olabilir. Kobalt-bazlı alaşım tozundaki kobalt iyonları, deri veya solunum yolu yoluyla emilebilir ve bu da "sert alaşım hastalığına" neden olabilir.

5, Çözüm: Tasarımı optimize etmekten işleri yapmanın yeni yollarını bulmaya kadar iyileştirmeye yönelik sistematik bir yaklaşım.
1. Tasarım aşaması: "Temizlenebilirlik" fikrinin kullanılması
Parçaların geometrik yapısını iyileştirerek (örneğin egzoz delikleri ekleyerek ve ölü köşeleri en aza indirerek) veya topoloji optimizasyon tasarımını kullanarak toz kalıntısı riskini azaltabilirsiniz. Örneğin havacılık işletmeleri, soğutma kanalı çıkış açısını değiştirerek toz kalıntı oranını %8'den %1'in altına düşürdü.

2. Baskı işlemi: atıl tozun toplanması ve birkaç aşamada filtrelenmesi
Kendiliğinden yanma riskini azaltan, inert sıvılardaki tozu emen ıslak ön-ayırma sistemlerine sahip endüstriyel elektrikli süpürge temizleyicileri kullanın. Kalıcı filtre PPS sistemi gibi modüler, çok aşamalı bir toz giderme tasarımı aynı zamanda filtre elemanının daha uzun süre dayanmasını ve filtrelemede daha iyi çalışmasını sağlamak için kullanılır.

3. İşlemden sonra: otomatik toz temizleme ve tespitin raporlanması
"Toz temizleme algılama geri bildirimi" için kapalı bir-döngü sistemi oluşturmak amacıyla CT tarama veya X-ışını algılamanın yanı sıra çift yönlü atıl gaz etkisi ve ultrasonik titreşim temizleme gibi otomatik teknolojileri kullanın. Örneğin bir tıbbi şirket, kalan implant tozu oranını %0,1'in altında tutmak için CT tespit geri bildirim sistemi kullandı.

4. Güvenlik kuralları: Korumayı ve acil durum yönetimini güçlendirin
Operatörler N95 veya daha yüksek maskeler, lazere-dayanıklı gözlük ve yangına-dayanıklı kıyafetler giymelidir. Ayrıca düzenli güvenlik eğitimi almaları gerekir. İşyerinde D Sınıfı metal yangın söndürücüler, patlamaya dayanıklı-elektrikli süpürgeler ve gaz sızıntısı alarmları bulunmalıdır. Yangın veya patlama durumunda ne yapılması gerektiği konusunda da hazırlık yapması gerekiyor.