Les pièces métalliques imprimées en 3D peuvent-elles obtenir un effet miroir ?

1. Principe technique : Comment l’impression 3D peut-elle répondre aux besoins des miroirs ?
Le principal avantage de l’impression 3D métal est qu’elle permet de créer immédiatement des formes complexes. Cependant, sa rugosité de surface initiale (Ra10-50 µm) est très différente de celle du miroir standard (Ra<0.01 μ m). To get the mirror effect, you need to work together on "printing+post-processing":
Principes de base de l'impression-de haute précision
La technologie de fusion sélective au laser (SLM), par exemple, combine une fine couche de poudre de 20 à 60 μm et un spot laser de seulement quelques micromètres de large pour obtenir une précision dimensionnelle de ± 20 à 50 μm. Cela constitue une base solide pour le polissage ultérieur. Le centre de traitement complet pour la fabrication additive métallique sur lequel Hanbang Laser et Zhongnan Zhicheng ont travaillé ensemble a réduit la rugosité initiale des aubes de turbine à Ra12 μm en améliorant les stratégies de numérisation et en contrôlant l'épaisseur de la couche. Cela permet de traiter des miroirs.
Impact des caractéristiques des matériaux
En raison de leur faible coefficient de dilatation thermique et de leur haute résistance à la corrosion, les alliages de titane, l’acier inoxydable et d’autres matériaux sont devenus les meilleurs choix pour le traitement des miroirs. Par exemple, l'alliage de titane TC4, souvent utilisé dans l'industrie aérospatiale, peut éliminer les pores grâce au pressage isostatique à chaud (HIP) après l'impression SLM. Cela rend la densité du matériau de 99,9 % et rend le polissage beaucoup plus uniforme.
2. Cheminement du processus : un aperçu de l'ensemble du processus, de l'impression à la mise en miroir
Pour un aspect miroir, vous devez passer par quatre étapes principales : le prépolissage grossier, le prépolissage fin, le polissage et le revêtement. Chaque étape nécessite un contrôle minutieux :
Élimination des couches et des défauts par meulage grossier et fin
Meulage mécanique : utilisez des meules diamantées ou du papier de verre en carbure de silicium pour éliminer lentement les motifs de couches imprimés. Par exemple, l’impression 3D de Jialichuang utilise un équipement de meulage automatisé pour rendre les pièces du procédé BJ moins rugueuses, allant de Ra2,4 μm à Ra0,8 μm, tout en conservant le même niveau de précision.
Gravure chimique : des solutions acides sont utilisées pour dissoudre sélectivement les saillies de surface sur des géométries complexes de cavités internes, ce qui rend l'enlèvement de matière uniforme. Par exemple, une compagnie aéronautique a utilisé une solution de gravure à base d’acide phosphorique pour rendre les aubes de moteur moins abrasives, allant de Ra15 μm à Ra3 μm.
Polissage : le passage du sous--miroir au miroir
Polissage mécanique : la méthode de polissage en trois étapes WENDT-utilise une meule de polissage grossière pour éliminer les marques de meulage, une meule de polissage moyenne pour lisser la surface et une meule de polissage fine pour obtenir une finition miroir. Par exemple, les implants de hanche de Johnson & Johnson présentent une rugosité de surface de Ra0,05 μm après ce traitement, ce qui répond aux critères de biocompatibilité.
Un polissage-sans contrainte est possible grâce au polissage électrolytique, qui dissout les petites bosses sur la surface à l'aide de l'électricité. Par exemple, une certaine marque de montre utilise un électrolyte à base d'acide nitrique-pour rendre le boîtier en acier inoxydable 316L moins rugueux, allant de Ra0,8 μm à Ra0,02 μm, et en même temps, cela rend le boîtier plus résistant à la corrosion.
Le revêtement : une double amélioration de la fonction et de la décoration
Dépôt physique en phase vapeur (PVD) : ce processus applique des revêtements durs comme TiN et CrN sur des substrats miroir. L'épaisseur peut être réglée entre 0,5 et 2 μm. Cela rend les revêtements plus résistants à l’usure et leur donne de beaux effets comme l’or et le noir. Par exemple, un constructeur automobile a utilisé la technologie PVD pour que les palettes de changement de vitesse durent plus de 500 000 fois.
Nickelage chimique : le processus de dépôt autocatalytique génère une couche constante de nickel sur des surfaces courbes complexes d'une épaisseur de 10 à 20 μm. Par exemple, un constructeur aéronautique a rendu les injecteurs de carburant trois fois plus résistants à la corrosion en utilisant un placage autocatalytique au nickel, tout en conservant des dimensions précises à ± 0,01 mm près.
3. Utilisation en entreprise : utilisations courantes de l’impression 3D miroir
Domaine de l'aérospatiale
Les aubes de turbine, les chambres de combustion et autres pièces doivent être capables de supporter à la fois des températures élevées et un bon aérodynamisme. Par exemple, GE Aviation a utilisé la méthode de polissage SLM+électrolytique pour rendre la surface des aubes du moteur LEAP moins rugueuse, passant de Ra10 μm à Ra0,2 μm. Cela a rendu le moteur 2 % plus économe en carburant.
Domaine des dispositifs médicaux
Les implants orthopédiques, les outils chirurgicaux et autres éléments doivent être biocompatibles et combattre les bactéries. Par exemple, une certaine entreprise a fabriqué une cupule acétabulaire en alliage de titane imprimée en 3D qui présente une rugosité de surface de Ra0,03 μm après polissage électrolytique. Cela signifie que les germes sont moins susceptibles de s’y accrocher et que le risque d’infection après une intervention chirurgicale est beaucoup plus faible.
Dans le domaine de l'électronique grand public
Les charnières pour paravents,-boîtiers de montres haut de gamme et autres objets doivent être à la fois légères et solides. Par exemple, Hanbang Laser a fabriqué une charnière en alliage de titane pour une certaine marque de téléphone portable. Il avait une épaisseur de 0,3 mm et une dureté de surface de HV1200, ce qui répondait aux exigences de 200 000 tests de pliage.