Comment utiliser la technologie d'impression métallique pour produire des buses de liquide de précision?

一, les problèmes de fabrication de buses typiques et les nouvelles possibilités que l'impression en métal s'ouvre
1. Les problèmes de fabrication traditionnelle
Les buses de liquide de précision ont une structure de noyau qui intègre des canaux d'écoulement de niveau micrométriques-, des tableaux de buse et des composants fonctionnels de couche multi-. Pour les faire, les normes strictes suivantes doivent être respectées:
Haute précision: l'ouverture de la buse doit être comprise entre 10 et 50 microns, et la rugosité de surface du canal d'écoulement doit être inférieure à 0,8 μm.
La structure est compliquée car elle doit avoir des ports d'alimentation liquide, de faux trous et des régions où les ports d'injection peuvent être formés. L'usinage CNC traditionnel a besoin de nombreux processus différents, ce qui le rend coûteux et donne de faibles taux de rendement.
Propriétés des matériaux: les matériaux résistants à la corrosion, ont une bonne conductivité thermique ou sont biocompatibles (ces alliages à base d'acier inoxydable, ou nickel -) sont nécessaires car le casting ou le soudage traditionnel peut facilement causer des problèmes.
Par exemple, faire des têtes de jet liquide à l'ancienne - façonnée implique de fabriquer des couches de chemin liquide avec la photolithographie, puis d'empiler des ports de jet pour fabriquer des pièces. Mais l'écoulement inégal de la résistance à la lumière au bord du port d'alimentation liquide peut rendre la surface pas suffisamment plate, ce qui affecte à son tour la consistance de la hauteur de la buse et rend le jet moins bien.
2. Les principaux avantages de l'impression métal 3D
La technologie d'impression métallique construit trois - objets dimensionnels directement en faisant fondre ou en pulvérisant des matériaux métalliques les uns sur les autres, ce qui va au-delà des limites physiques des méthodes existantes.
Liberté de conception: il peut faire n'importe quel canal d'écoulement compliqué, matériau de gradient ou conception intégrée, comme combiner le port d'alimentation liquide, le faux trou et le port de pulvérisation en un.
La technologie LPBF peut atteindre une précision dimensionnelle de ± 0,05 mm. Lorsqu'il est associé à des processus de traitement post - comme le polissage chimique et le micro-broyage, il peut également obtenir une rugosité de surface de PR inférieure ou égale à 0,4 μm.
Taux d'utilisation des matériaux: Jets à jet d'encre 3D Utilisations d'impression sur la pulvérisation de la demande -, ce qui signifie qu'il utilise plus de 90% du matériau, qui est bien plus que les 50% à 70% que les utilisations typiques de fusion de lit de poudre.
Itération rapide: le design - vers - Le cycle de fabrication des échantillons est réduit à quelques jours, ce qui permet de fabriquer de petits lots et de personnaliser des produits pour chaque client.
2, Utilisations importantes de la technologie d'impression métallique pour fabriquer des buses
1. Buse pour une puce microfluidique
Les puces microfluidiques doivent avoir des canaux d'écoulement, des vannes et des chambres de réaction qui n'ont que quelques micromètres de large. Les méthodes traditionnelles de lithographie douce rendent difficile la fabrication de pièces métalliques avec une très haute précision. La technique du LPBF en métal peut imprimer des substrats en acier inoxydable ou en alliage de titane, utiliser la gravure chimique pour fabriquer des microcanaux, puis utiliser à jet d'encreImpression en métal 3DPour ajouter des revêtements fonctionnels comme des couches hydrophobes. Cela rend les matériaux très résistants à la corrosion et sans danger pour les êtres vivants. Par exemple, une entreprise a produit une buse de puce de diagnostic médical qui utilise le LPBF pour imprimer une base en acier inoxydable 316L. Ensuite, il pulvérise les nanoparticules d'or sur la base pour fabriquer une électrode conductrice, ce qui le rend trois fois plus sensible que les méthodes plus anciennes.
2. Prix d'impression à jet d'encre pour les entreprises
L'intégration de milliers de buses micrométriques - dans des têtes d'impression à jet d'encre de précision élevées - est coûteuse et a un faible rendement lorsqu'il est effectué en utilisant des méthodes standard comme la gravure et la liaison du polysilicon. La technologie d'impression 3D à jet d'encre peut effectuer ce qui suit:
Multi - Intégration des matériaux: pulvérisation en acier inoxydable (pour le support structurel) et en céramique piézoélectrique (pour les composants de conduite) en même temps pour fabriquer une buse de matériau fonctionnel à gradient;
Amélioration du réseau de buse: En optimisant la structure, des canaux d'écoulement asymétriques sont faits pour réduire les éclaboussures des gouttelettes d'encre et augmenter la résolution d'impression à 2400 dpi.
Personnalisation rapide: pour accélérer le cycle de développement, modifiez l'ouverture de la buse et l'angle de canal en fonction des propriétés de l'encre, comme la viscosité et la tension de surface.
3. Buse pour l'impression 3D
Metal 3D printing nozzles have to be able to handle high temperatures (>2000 °C) and high pressures (>100MPA). Les techniques traditionnelles pour les assembler, comme le brasage ou le soudage par faisceau d'électrons, peuvent facilement provoquer des fissures de contrainte thermique. La technologie DED, comme le revêtement laser alimentant la poudre coaxiale, peut effectuer ce qui suit:
Moulage intégré: Placez les buses d'alliage basées sur nickel - directement sur le substrat pour éliminer les problèmes de soudage;
Conception du gradient fonctionnel: La sortie de la buse est construite en alliage de cuivre avec une forte conductivité thermique, et le canal d'écoulement interne est composé d'alliage de titane avec une forte résistance. Cela équilibre la gestion thermique et la force structurelle.
Réparation et remise à neuf: les buses usées sont traitées à l'aide de revêtement laser localisé, ce qui les fait durer plus de trois fois plus de temps.
3, problèmes et solutions technologiques
1. Contrôle de la rugosité de surface
La rugosité de la surface des objets imprimés en métal est généralement supérieure ou égale à 6,3 μm, qui doit être améliorée par le traitement du post -:
Le polissage chimique, qui utilise le lavage d'acide pour se débarrasser des bosses à la surface, peut abaisser la PR à moins de 3,2 μm. Le micro-revêtement laser, en revanche, génère une épaisse couche d'oxyde à la surface tout en la rendant moins rugueuse.
Fabrication hybride: en utilisant à la fois l'impression 3D et l'usinage de précision CNC pour obtenir un PR de surface critique de moins de 0,8 μm . 2. Finding Defects intérieur
Il y a des problèmes avec le processus de fusion du lit de poudre, de tels pores et fissures, il doit donc être testé sans le détruire pour s'assurer qu'il fonctionne.
CT industrielle: trouvez des trous intérieurs pour vous assurer que la densité est d'au moins 99,5%;
Tester pour la fatigue: Pour vous assurer que la durée de vie remplit la spécification, faites 10 cycles de chargement selon la norme ASTM E466.
2. Compatibilité avec plus d'un matériau
L'impression 3D à jet d'encre doit faire face au fait que les différents métaux ont des points de fusion variables et des problèmes de liaison à l'interface:
Encre de nanoparticules: Faites une encre avec un alliage de point de fusion faible, comme l'alliage BI - avec un point de fusion d'environ 60 degrés, pour imprimer à basse température.
Le remontage au laser ou le soudage à ultrasons peut rendre le lien entre les différents matériaux plus fort.