نقش پولیش شیمیایی در پرینت سه بعدی فلزات چیست؟

一، ایده اصلی پشت پرداخت شیمیایی حل کردن انتخابی و بازسازی سطح است.
تعامل کاهش اکسیداسیون بین معرف‌های شیمیایی (مانند محلول‌های اسیدی یا قلیایی) و سطح فلز باعث می‌شود که لایه سطحی به روشی تنظیم‌شده در حین پرداخت شیمیایی حل شود. قسمت های اصلی آن عبارتند از:
برآمدگی‌های میکروسکوپی راحت‌تر حل می‌شوند: زمانی که سطح ناهموار است (مثل زمانی که علائم همپوشانی حوضچه جوش یا ذرات پودر ذوب نشده وجود دارد)، پدیده «برآمدگی ترجیحاً حل می‌شود» رخ می‌دهد زیرا سطح در معرض بیشتر و سرعت واکنش شیمیایی سریع‌تر وجود دارد.
تراز کردن از طریق کشش سطحی: وقتی یون های فلزی حل می شوند، به دلیل کشش سطحی به سمت مکان های مقعر می روند. این یک سطح صاف و یکنواخت پس از سفت شدن ایجاد می کند. به عنوان مثال، پولیش شیمیایی می تواند زبری سطح (Ra) آلیاژ تیتانیوم پرینت سه بعدی را از 6-12 میکرومتر به 0.2-1 میکرومتر کاهش دهد که در محدوده معیارهای زیست سازگاری مورد نیاز برای ایمپلنت های پزشکی است.
حذف لایه گسل: پولیش شیمیایی می تواند ذرات پودر ذوب نشده چسبیده به سطح (تقریباً 70 میکرومتر ضخامت) را دقیقاً حذف کند، که از آسیب زیرسطحی که می تواند با پرداخت مکانیکی استاندارد رخ دهد جلوگیری می کند. محققان سنگاپوری روش جدیدی برای صیقل دادن فولاد ضد زنگ 316L ایجاد کرده‌اند که از پالس‌های ولتاژ بالا-و پولیش الکتروشیمیایی سنتی استفاده می‌کند تا سطح را کمتر زبر کند. روش جدید خواص جذب انرژی ساختار اصلی شبکه را حفظ می کند.
2، هدف اصلی پولیش شیمیایی بهبود سطح و مفیدتر کردن آن است.
1. بهبود کیفیت سطح: دور زدن محدودیت های هندسی و صیقل دادن ساختارهای پیچیده
وقتی صحبت از پرداخت به میان می‌آید، کار کردن با اشکال هندسی پیچیده پرینت سه بعدی فلزی، مانند شبکه‌ها، کانال‌های داخلی و ساختارهای متخلخل، دشوار است. پولیش شیمیایی، که نیازی به تماس ندارد، اکنون بهترین راه برای رسیدگی به این نوع ساختارها است:
پولیش کردن کانال های داخلی: معرف های شیمیایی می توانند وارد کانال های داخلی شوند که عرض آنها تنها چند میکرومتر است تا از شر سوراخ های ایجاد شده در اثر همپوشانی حوضچه مذاب خلاص شوند. به عنوان مثال، پس از پرداخت شیمیایی، کانال جریان داخلی نازل سوخت در موتور هواپیما، مقاومت جریان را تا 15 درصد کاهش می دهد و باعث می شود موتور سوخت کمتری مصرف کند.
بهینه‌سازی ساختار متخلخل: پولیش شیمیایی می‌تواند از شر لایه‌های کروی شل روی سطح منافذ ایمپلنت‌های پزشکی مانند کاپ‌های لگن و دستگاه‌های فیوژن بین بدن خلاص شود. این کار باعث می شود که سلول های استخوانی راحت تر به ایمپلنت ها بچسبند. مطالعات نشان می‌دهد که زبری سطح آلیاژ تیتانیوم متخلخل صیقلی تا 90 درصد کاهش می‌یابد در حالی که نرخ یکپارچگی استخوان تا 40 درصد افزایش می‌یابد.
پولیش شیمیایی ممکن است روی هر شکلی از قطعه کار کند، بنابراین می‌تواند روی سطوح آزاد- نیز کار کند. به عنوان مثال، پولیش شیمیایی سطح پیچیده آیرودینامیکی پره های توربین پرینت سه بعدی را 10 میکرومتر تا 1 میکرومتر صاف تر کرد و عملکرد آیرودینامیکی آنها را تا 8 درصد افزایش داد.
2. بهبود عملکرد مکانیکی: خلاص شدن از شر معایب و طولانی تر کردن عمر خستگی
ترک های خستگی در اشیاء فلزی پرینت سه بعدی با نقص های سطحی شروع می شود. پرداخت شیمیایی ویژگی های مکانیکی را به روش های زیر بهبود می بخشد:
کاهش تنش پسماند: پولیش شیمیایی می تواند تا حدی تنش باقیمانده ناشی از چاپ را با حل کردن مناطق کوچک کاهش دهد. به عنوان مثال، پولیش شیمیایی می‌تواند عمر خستگی چرخه کم آلیاژهای نیکل پرینت سه بعدی-بر اساس{3}}درجه حرارت بالا را از 5000 سیکل به 12000 چرخه افزایش دهد.
از بین بردن علت ترک ها: آثار همپوشانی ذرات پودر ذوب نشده و حوضچه مذاب مکان های رایجی هستند که ترک ها شروع می شوند. پولیش شیمیایی می تواند این مشکلات را برطرف کند و آستانه رشد ترک خستگی را تا 30 درصد افزایش دهد.
تراکم سطحی: لایه سطحی پس از پرداخت شیمیایی متراکم تر می شود زیرا فرآیند حل شدن و سپس انجماد مجدد انجام می شود. به عنوان مثال، پس از پرداخت شیمیایی، تخلخل آلیاژ کروم کبالت چاپ سه بعدی از 0.8٪ به 0.02٪ کاهش می یابد و مقاومت آن در برابر خوردگی تا پنج برابر افزایش می یابد.
3. بهینه سازی زیست سازگاری: استانداردهای پزشکی دقیق را برآورده می کند
ایمپلنت های پزشکی باید دارای سطح بسیار صاف و زیست سازگار باشند. پولیش شیمیایی نیازهای حوزه پزشکی را به روش های زیر تامین می کند:
سطوح ناهموار می توانند به راحتی به مکان هایی برای مخفی شدن باکتری ها تبدیل شوند، بنابراین مطمئن شوید که آنها را تمیز نگه دارید. پولیش شیمیایی می‌تواند سطوح را تا سطح زیر{1}}میکرون صاف‌تر کند، که خطر عفونت را تا حد زیادی کاهش می‌دهد. پس از پرداخت شیمیایی، اتصال استافیلوکوکوس اورئوس به ایمپلنت های زانو ساخته شده از آلیاژ تیتانیوم چاپ سه بعدی تا 90 درصد کاهش یافت.
کنترل انتشار یون: وقتی چیزی را به صورت مکانیکی جلا می‌دهید، می‌تواند آلاینده‌هایی اضافه کند که باعث آزاد شدن بیش از حد یون‌های خطرناک (مانند یون‌های نیکل) می‌شوند. پولیش شیمیایی تنها با استفاده از واکنش های شیمیایی سطح را تمیز می کند، که اطمینان حاصل می کند که آزاد شدن یون الزامات زیست سازگاری ISO 10993 را برآورده می کند.
ترویج بازسازی بافت: سطوح صاف می تواند به چسبیدن سلول ها به هم و کاهش واکنش های ایمنی کمک کند. مطالعات نشان می‌دهد که سرعت رشد استئوبلاست‌ها بر روی سطح آلیاژ تیتانیوم متخلخل چاپ سه‌بعدی صیقلی شده شیمیایی دو برابر شده است.
3، موارد استفاده از پرداخت شیمیایی در صنعت: از آزمایش نمونه های اولیه تا ساخت محصولات نهایی
1. هوافضا: قابل اطمینان تر کردن چیزها در شرایط سخت
تیغه‌های موتور هواپیما، محفظه‌های احتراق و سایر قطعات باید بتوانند دما، فشار و شرایط خورنده شدید را تحمل کنند. پولیش شیمیایی باعث می شود که قطعات با بهبود وضعیت سطح دوام بیشتری داشته باشند.
تیغه های توربین: پولیش شیمیایی می تواند آثار باقی مانده از حوضچه مذاب روی سطح تیغه ها را از بین ببرد و روند اکسیداسیون در دمای بالا را کند کند. به عنوان مثال، پس از پرداخت شیمیایی، تیغه های توربین موتور LEAP GE Aviation می توانند دمای 50 درجه بالاتر را تحمل کنند و 20٪ بیشتر دوام بیاورند.
پولیش شیمیایی می‌تواند از شر ریزترک‌ها در قسمت داخلی محفظه احتراق خلاص شود، که باعث می‌شود بهتر بتواند استرس حرارتی را تحمل کند. یک آزمایش چرخه حرارتی 1000 درجه نشان داد که سرعت انتشار ترک در آسترهای آلیاژی بر پایه نیکل صیقلی- 60 درصد کمتر است.
2. ایمپلنت های پزشکی: منحصر به فرد و مفید ساختن آنها
پولیش شیمیایی مهم‌ترین بخش پردازش پست پرینت سه بعدی پزشکی-است. از کل فرآیند، از سفارشی‌سازی طرح‌ها تا کارآمد کردن آن‌ها، پشتیبانی می‌کند:
ایمپلنت‌های ارتوپدی مانند کاپ‌های لگن و دستگاه‌های فیوژن بین بدن، متناسب با بدن بیمار ساخته می‌شوند و برای به دست آوردن تعادل مناسب بین صافی و عملکرد یکپارچگی استخوان، نیاز به پولیش شیمیایی دارند. به عنوان مثال، دستگاه همجوشی بین بدنه آلیاژ تیتانیوم چاپ سه بعدی جانسون و جانسون، DePuy Synthes، دارای زبری سطح 0.8 میکرومتر پس از پرداخت شیمیایی و میزان موفقیت بالینی بیش از 95٪ است.
استنت قلبی عروقی: پولیش شیمیایی می تواند از شر سوراخ های سطح استنت خلاص شده و احتمال ترومبوز را کاهش دهد. پس از پرداخت شیمیایی، زبری سطح استنت آلیاژ تیتانیوم نیکل چاپ سه بعدی Boston Scientific از 5 میکرومتر به 0.5 میکرومتر کاهش یافت و میزان اندوتلیال شدن 30 درصد افزایش یافت.
3. تجهیزات صنعتی: هزینه های نگهداری را کاهش دهید و کارها را بهتر انجام دهید
پولیش شیمیایی وضعیت سطوح را بهبود می بخشد که اصطکاک و مصرف انرژی تجهیزات صنعتی را کاهش می دهد.
ساخت قالب: پس از پرداخت شیمیایی، زبری سطح قالب های تزریق پرینت سه بعدی از 8 میکرومتر به 0.5 میکرومتر می رسد، نیروی لازم برای برداشتن قالب تا 40 درصد کاهش می یابد و قالب سه برابر بیشتر دوام می آورد.
پولیش شیمیایی می تواند از شر سوراخ های کانال جریان بدنه شیر خلاص شود و جریان مایعات را آسان تر کند. برای مثال، پس از پرداخت شیمیایی، بدنه شیر هیدرولیک چاپ شده 3 بعدی کاترپیلار افت فشار را تا 15 درصد کاهش می دهد و راندمان سیستم را تا 8 درصد افزایش می دهد.