金属 3D プリント後に残った粉末をきれいにするにはどうすればよいですか?

一、残った粉末の洗浄に関する主な問題は、技術、安全性、コストの間の三つ巴の戦いです。{0}
金属 3D プリンティングにおける粉末洗浄の問題は、その独特のプロセス特性から発生します。たとえば、選択的レーザー溶解 (SLM) テクノロジーを使用すると、レーザーが金属粉末を溶解して蓄積し、三次元構造を作成します。-。ただし、完全に溶けていないパウダーは部品の表面に付着したり、内部の細孔に残ったりします。これらの残った顆粒が完全に除去されない場合、次の 3 つの大きな問題が発生します。
性能の問題: 残留粉末は内部流路を妨げ、部品の密度を低下させ、さらには張力の増大を引き起こして亀裂を引き起こす可能性があります。例えば、飛行機のエンジンのタービンブレードに粉が残っていると、寿命が半分以下になる可能性があります。
安全性へのリスク: チタン粉末やアルミニウム粉末などの活性金属粉末は空気中で容易に酸化し、爆発する可能性があります。統計によると、金属 3D プリント ワークショップにおける安全上の事故の 32% は、粉末が適切に洗浄されていないことが原因で発生しています。
コストは制御不能です。大きな部品を手作業で洗浄するには数十時間かかり、粉末の回収率は 60% 未満であるため、材料費が大幅に上昇します。かつて、自動車部品を製造するある会社は、粉末洗浄プロセスがあまり効果的でなかったため、1 台あたり 12,000 元の追加料金を支払わなければなりませんでした。
2、段階的洗浄手順：広範囲から微細までプロセスを完全に制御
業界は、粉末の除去速度とプロセスの効率の両方を高めるために、「3 レベルの洗浄システム」を考案しました。{0}これは、印刷段階や部品の品質が異なれば、必要なクリーニングの種類も異なるためです。
1. 基本的なクリーニング: 印刷コンパートメント内のパウダーをリサイクルします。
印刷が完了しても、破片は依然として粉体層に埋もれているため、自動装置を使用して収集する必要があります。
真空粉体吸引システム: 負圧吸着技術と調整可能な吸引ノズルを使用して、粉体層の表面から粉体を素早く拾います。たとえば、特定の装置では、多段階濾過システムを使用して未溶解粉末の 95% 以上を回収できます。-粉末粒子のサイズ分布は元の粉末と同じです。
振動ふるい用のテーブル: 回収した粉末を振動ふるいに戻し、高周波振動を使用して大きすぎる粉末を分離します。{0}}某医療インプラントメーカーでは超音波振動ふるいを使用し、粉末の純度をISO 13485の医療基準である99.9%まで高めています。
2. 中間洗浄：部品の表面や細孔内の粉を除去します。
表面や浅い孔に粒子がある部品には、物理​​的洗浄手順と化学的洗浄手順を組み合わせた手順が必要です。
高圧ジェット洗浄: 0.5～0.6 MPa の圧縮空気を使用して、同じ種類の金属粒子を包み込み、部品の表面を叩いて洗浄します。ある整形外科用インプラントメーカーは、椎間板固定装置の細孔粉末を複数の角度から噴霧することで、98％を除去することに成功した。表面粗さはRa0.8μmまで仕上げました。
超音波振動による洗浄: 部品を特定の洗浄液に入れ、20kHz を超える高周波振動を利用して粉末と部品の表面の間の結合を破壊します。-ある航空機エンジン ブレード メーカーでは、ブレードの内部流路に残る粉末の量を 0.5g から 0.02g に減らすために超音波洗浄を使用しています。
スチームバスによる洗浄: ハロゲン化炭化水素系有機溶剤は、油汚れや混合粉末のスチーム洗浄に使用されます。自動車のギアボックス シャフトを製造しているある会社では、NAS レベル 6 の清浄度まで部品を洗浄するためにスチームバスを使用していました。
3. より高いレベルでの洗浄：複雑な構造部品内部のパーティクルを徹底的に除去
航空宇宙分野では、大きく複雑な構造部品から内部粒子を完全に除去するための特殊な装置が必要です。
360 度の多軸回転プラットフォームはサーボ モーターによって駆動され、高周波（1 分あたり最大 25 回）で振動します。-これにより、深い穴や内部空洞などの複雑な流路から粉末を除去するのにかかる時間が 90% 短縮されます。たとえば、Huashu High Tech FS-PBS-12M 回転粉体洗浄テーブルは、1530mm × 1530mm × 1700mm のワークピースを洗浄し、粉体の 99% を除去できます。
爆発から安全な粉体洗浄システム: チタンやアルミニウム粉などの可燃性および爆発性の粉体に対しては、完全な不活性ガス保護設計が施されており、リアルタイムで酸素レベルを監視し、アラーム機能が含まれています。 Tuobo Additive TCB-300 防爆粉末洗浄システムは各国当局によって認定されており、粉末回収率を 90% 以上に高めながら作業員の安全を確保できます。
3. 業界イノベーションのトレンド: 変化を推進する 2 つの力: インテリジェンスとグリーン化
金属 3D プリンティングが大規模かつ正確になるにつれて、残留粉末洗浄技術には 2 つの新しい傾向が見られます。
インテリジェントな洗浄システム: デジタル ツイン テクノロジーを使用して粉末の分布をシミュレーションし、最適な洗浄経路を見つけます。 AI アルゴリズムを使用して振動周波数と射出圧力を自動的に変更することで、「1 台のマシンで多くのことができる」ようになります。たとえば、ある企業は、部品の CAD モデルに基づいて洗浄計画を自動的に作成できるインテリジェントな粉末洗浄システムを構築しました。これにより、清掃効率が 40% 向上します。
緑色の粉末のリサイクル: 「粉末の洗浄、選別、乾燥、リサイクル」プロセス全体の閉ループ システムを作成して、粉末の廃棄物を削減します。{0}ある航空部品メーカーでは、粉体リサイクル技術を活用し、各部品で使用する粉体の量を65％、粉塵の排出量を90％削減しました。
4、標準と規範: 企業が行うことから業界全体が合意することまで
業界は、粉末洗浄要件が欠落している問題に対処するために、一貫した基準の作成を推進しています。
ASTM F3301 規格は、金属 3D プリント品の表面の清浄度を分類する方法を明確にし、さまざまな状況で残される粉末残留物の量に制限を設けています。
ISO/ASTM 52921 ガイドライン: 酸素レベルの確認方法や機器の防爆性の確認方法など、粉末洗浄機器の安全な操作手順を説明します。-
ビジネス全体の基準: たとえば、Huashu High Tech は、適切な機器の選択から適切なプロセス パラメーターの設定まで、プロセスのすべてのステップを含む「金属 3D プリンティングの粉末洗浄の技術仕様」を作成しました。