金属 3D プリント部品は鏡面効果を実現できますか?

1. 技術原理: 3D プリンティングはどのようにして鏡のニーズを満たすことができるのでしょうか?
金属3Dプリントの主な利点は、複雑な形状をすぐに作成できることです。ただし、初期表面粗さ（Ra10～50μm）はミラー規格（Ra）とは大きく異なります。<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
高精度印刷の基本-
たとえば、選択的レーザー溶解 (SLM) 技術は、20 ～ 60 μm の粉末の薄層と幅がわずか数μm のレーザー スポットを組み合わせて、± 20 ～ 50 μm の寸法精度を実現します。これにより、後で研磨するための頑丈なベースが作成されます。 Hanbang LaserとZhongnan Zhichengが共同で取り組んだ金属積層造形のフルプロセスセンターは、スキャン戦略の改善と層の厚さの制御により、タービンブレードの初期粗さをRa12μmまで下げました。これによりミラーの加工が可能となります。
材料特性の影響
チタン合金やステンレス鋼などは、熱膨張率が低く耐食性が高いため、鏡面加工に最適です。たとえば、航空宇宙産業でよく使用される TC4 チタン合金は、SLM 印刷後の熱間静水圧プレス (HIP) を使用して気孔を除去できます。これにより材料密度が99.9%となり、より均一な研磨が可能になります。
2. プロセス パス: 印刷からミラーリングまでのプロセス全体の概要
鏡面に仕上げるには、「粗研削」「細研削」「研磨」「塗装」の4つの工程を経る必要があります。各ステップは慎重に制御する必要があります。
粗研削と微研削による層と傷の除去
機械研磨: ダイヤモンド砥石または炭化ケイ素サンドペーパーを使用して、印刷層のパターンをゆっくりと取り除きます。たとえば、Jialichuang 3D プリンティングでは、自動研削装置を使用して、同じレベルの精度を維持しながら、BJ プロセス部品の粗さを減らし、Ra2.4 μ m から Ra0.8 μ m に向上させています。
化学エッチング: 酸性溶液を利用して、複雑な内部キャビティ形状の表面突起を選択的に溶解し、材料の除去を均一にします。たとえば、ある航空会社はリン酸ベースのエッチング液を使用して、エンジンブレードの摩耗を軽減し、Ra15 μ m から Ra3 μ m にしました。
研磨: サブミラーからミラーへのジャンプ-
機械研磨: WENDT の 3 段階の研磨方法では、粗い研磨ホイールを使用して研削跡を除去し、中程度の研磨ホイールを使用して表面を滑らかにし、細かい研磨ホイールを使用して鏡面仕上げを行います。たとえば、ジョンソン・エンド・ジョンソンの股関節インプラントは、この処理後の表面粗さが Ra0.05 μm となり、生体適合性基準を満たしています。
-表面の小さな凹凸を電気で溶かす電解研磨により、ストレスのない研磨が可能です。たとえば、あるブランドの時計では、硝酸-ベースの電解液を使用して、316L ステンレススチールのケースの荒れを軽減し、Ra0.8 μ m から Ra0.02 μ m に向上させ、同時にケースの耐腐食性を高めています。
コーティング：機能と装飾の二重の向上
物理蒸着 (PVD): このプロセスでは、ミラー基板上に TiN や CrN などの硬質コーティングを施します。厚みは0.5～2μmの間で調整可能です。これにより、コーティングの耐摩耗性が向上し、金や黒のような美しい効果が得られます。たとえば、ある自動車メーカーは PVD ​​技術を使用してシフト パドルを 500,000 回以上耐久させました。
化学ニッケルメッキ: 無電解堆積プロセスにより、複雑な曲面上に厚さ 10 ～ 20 μm の均一なニッケル層が生成されます。たとえば、ある航空機メーカーは、無電解ニッケルめっきを使用することで燃料ノズルの耐食性を 3 倍高めながら、寸法精度を ± 0.01 mm 以内に保ちました。
3. ビジネスでの活用：ミラー3Dプリントの一般的な用途
航空宇宙分野
タービンブレード、燃焼室、その他の部品は、高温と良好な空気力学の両方に同時に対応できなければなりません。たとえば、GE Aviation では、SLM+電解研磨法を使用して、LEAP エンジンブレードの表面の粗さを Ra10 μ m から Ra0.2 μ m に改善しました。これにより、エンジンの燃料効率が 2% 向上しました。
医療機器分野
整形外科用インプラント、手術器具、その他のものは生体適合性があり、細菌と戦う必要があります。たとえば、ある企業は、電解研磨後の表面粗さが Ra0.03 μm の 3D プリントされたチタン合金寛骨臼カップを製造しました。-これは、細菌が付着する可能性が低く、手術後の感染のリスクがはるかに低いことを意味します。
家庭用電化製品の分野では
屏風や高級時計のケースなどのヒンジは、軽くて丈夫である必要があります。{0}たとえば、Hanbang Laserは、特定のブランドの携帯電話用のチタン合金ヒンジを製造しました。厚さは0.3mm、表面硬度はHV1200で20万回の折り試験をクリアしました。