Comment nettoyer la poudre résiduelle après une impression 3D métal ?

一, Le principal problème du nettoyage des restes de poudre est la bataille à trois -entre la technologie, la sécurité et le coût.
Le problème du nettoyage en poudre dans l’impression 3D métal découle de ses attributs distincts de processus. Par exemple, avec la technologie de fusion sélective au laser (SLM), un laser fond et accumule de la poudre métallique pour créer une structure tridimensionnelle-. Cependant, la poudre qui n’a pas entièrement fondu collera à la surface de la pièce ou restera dans les pores intérieurs. Si ces granulés restants ne sont pas complètement nettoyés, ils poseront trois gros problèmes :
Problèmes de performances : la poudre résiduelle peut obstruer les canaux d'écoulement internes, réduire la densité des pièces et même provoquer une accumulation de tension, ce qui peut entraîner des fissures. Par exemple, s’il reste de la poudre sur les aubes de turbine d’un moteur d’avion, sa durée de vie peut être réduite de moitié, voire plus.
Risque pour la sécurité : les poudres de métaux actifs comme la poudre de titane et la poudre d'aluminium peuvent facilement s'oxyder dans l'air, ce qui peut les faire exploser. Les statistiques montrent que 32 % des incidents de sécurité dans les ateliers d'impression 3D métal se produisent parce que la poudre n'est pas correctement nettoyée.
Les coûts sont hors de contrôle : le nettoyage manuel de grandes pièces prend des dizaines d'heures et le taux de récupération de la poudre est inférieur à 60 %, ce qui fait augmenter considérablement le coût des matériaux. Une fois, une certaine entreprise qui fabriquait des composants automobiles a dû payer 12 000 yuans de plus pour chaque unité car le processus de nettoyage à la poudre n'était pas très efficace.
2, procédure de nettoyage par étapes : contrôle total du processus, du plus large au plus fin
L'industrie a mis au point un "système de nettoyage à trois-niveaux" pour augmenter à la fois la vitesse à laquelle la poudre est éliminée et l'efficacité du processus. En effet, différentes étapes d'impression et qualités de pièces nécessitent différents types de nettoyage.
1. Nettoyage de base : recyclage de la poudre dans le compartiment d'impression
Une fois l'impression terminée, les pièces sont encore enfouies dans le lit de poudre et doivent être collectées avec un équipement automatisé :
Système d'aspiration de poudre sous vide : utilise la technologie d'adsorption à pression négative et des buses d'aspiration réglables pour ramasser rapidement la poudre de la surface du lit de poudre. Par exemple, un certain appareil peut récupérer plus de 95 % de la poudre non fondue à l'aide d'un système de filtration à plusieurs -étages. La distribution granulométrique des particules de poudre est la même que celle de la poudre d'origine.
Table de criblage par vibration : mettez la poudre que vous avez récupérée dans un tamis vibrant et utilisez des vibrations à haute -fréquence pour séparer la poudre trop grosse. Un tamis vibrant à ultrasons est utilisé par un certain fabricant d'implants médicaux pour élever la pureté de la poudre à 99,9 %, ce qui correspond à la norme médicale ISO 13485.
2. Nettoyage intermédiaire : Elimination de la poudre en surface et dans les pores des pièces
Une combinaison de procédures de nettoyage physique et chimique est nécessaire pour les pièces comportant des particules en surface et dans les pores peu profonds :
Nettoyage au jet haute-pression : utilisez de l'air comprimé à 0,5–0,6 MPa pour envelopper le même type de particules métalliques et nettoyer la surface des pièces en les frappant. Un certain fabricant d'implants orthopédiques a réussi à éliminer 98 % de la poudre des pores du dispositif de fusion intervertébrale en la pulvérisant sous plusieurs angles. La rugosité de la surface a été réduite à Ra 0,8 µm.
Nettoyage par vibrations ultrasoniques : placez les pièces dans une solution de nettoyage spécifique et utilisez des vibrations à haute -fréquence supérieure à 20 kHz pour rompre la liaison entre la poudre et la surface des pièces. Le nettoyage par ultrasons est utilisé par un fabricant de pales de moteurs d'avion pour réduire la quantité de poudre laissée dans le canal d'écoulement intérieur de la pale de 0,5 g à 0,02 g.
Nettoyage avec un bain de vapeur : des solvants organiques à base d'hydrocarbures halogénés sont utilisés pour le nettoyage à la vapeur des taches d'huile et des mélanges de poudres. Une certaine entreprise qui fabrique des arbres de boîtes de vitesses de véhicules a utilisé des bains de vapeur pour nettoyer les pièces jusqu'au niveau de propreté NAS 6.
3. Nettoyage à un niveau supérieur : élimination en profondeur des particules de l'intérieur des pièces structurelles complexes
Dans le secteur aérospatial, des équipements spécialisés sont nécessaires pour éliminer complètement les particules intérieures des pièces structurelles volumineuses et complexes.
La plate-forme rotative multi-axes à 360 degrés est alimentée par un servomoteur et vibre à haute fréquence (jusqu'à 25 fois par minute). Cela réduit de 90 % le temps nécessaire pour nettoyer la poudre des canaux d'écoulement complexes tels que les trous profonds et les cavités internes. La table rotative de nettoyage de poudre Huashu High Tech FS-PBS-12M, par exemple, peut nettoyer des pièces de 1 530 mm × 1 530 mm × 1 700 mm et éliminer 99 % de la poudre.
Système de nettoyage des poudres protégé contre les explosions : pour les poudres combustibles et explosives comme la poudre de titane et d'aluminium, il est doté d'une conception de protection contre les gaz entièrement inertes, surveille le niveau d'oxygène en temps réel et comprend une fonction d'alarme. Le système de nettoyage en poudre antidéflagrant Tuobo Additive TCB-300 est certifié par les autorités nationales et peut assurer la sécurité du personnel tout en augmentant le taux de récupération de la poudre à plus de 90 %.
3. Tendance de l’innovation industrielle : deux forces motrices du changement : l’intelligence et l’écologisation
À mesure que l’impression 3D métallique devient plus grande et plus précise, la technologie de nettoyage par poudre résiduelle montre deux nouvelles tendances :
Système de nettoyage intelligent : utilisez la technologie du jumeau numérique pour simuler la distribution de poudre et trouver les meilleurs chemins de nettoyage. Utilisez des algorithmes d'IA pour modifier automatiquement la fréquence de vibration et la pression d'injection, afin qu'« une seule machine puisse faire plusieurs choses ». Par exemple, une entreprise a construit un système intelligent de nettoyage en poudre capable d'élaborer automatiquement des plans de nettoyage basés sur des modèles CAO de pièces. Cela rend le nettoyage 40 % plus efficace.
Recyclage de la poudre verte : créez un système-en boucle fermée pour l'ensemble du processus de « nettoyage, criblage, séchage et recyclage » de la poudre afin de réduire les déchets de poudre. Grâce à la technologie de recyclage des poudres, un fabricant particulier de pièces d'aviation a réduit de 65 % la quantité de poudre utilisée dans chaque pièce et de 90 % la quantité de poussière rejetée.
4, Standards et normes : de ce que font les entreprises à ce sur quoi l'ensemble du secteur s'accorde
L'industrie fait pression pour la création de normes cohérentes pour résoudre le problème des exigences manquantes en matière de nettoyage des poudres :
La norme ASTM F3301 indique clairement comment classer la propreté des surfaces des objets métalliques imprimés en 3D et fixe des limites sur la quantité de résidus de poudre qui peuvent être laissés dans différentes situations.
Directives ISO/ASTM 52921 : donnez des instructions d'utilisation sûres pour les équipements de nettoyage en poudre, par exemple comment vérifier les niveaux d'oxygène et vous assurer que l'équipement est antidéflagrant-.
Des normes pour l'ensemble de l'entreprise : par exemple, Huashu High Tech a créé les « Spécifications techniques pour le nettoyage des poudres d'impression 3D métalliques », qui comprennent toutes les étapes du processus, du choix du bon équipement à la définition des bons paramètres de processus.