Hvaða atvinnugreinar gera hæstu kröfur um víddarnákvæmni í þrívíddarprentun úr málmi?

1. Aerospace: Leikur með millimetra-nákvæmni við mjög erfiðar aðstæður
Flugvélageirinn er „hálendi“ til að nota þrívíddarprentunartækni úr málmi. Helstu þarfir eru samþætt mótun á flóknum mannvirkjum og tryggja að þau vinni við erfiðar aðstæður. Vinnuhitastig flugvélablaða getur til dæmis farið upp í 1500 gráður og þau verða að geta þolað háhraða snúningsálag sem nemur tugum þúsunda snúninga á mínútu. Sérhver smá breyting á stærð gæti valdið því að kraftmikið bil milli blaðanna og hússins fari úr böndunum, sem gæti leitt til skelfilegra bilana.
Kröfur um nákvæmni:
Málvik: Málsviðvik fyrir mikilvæga hluti eins og eldsneytissprautur og túrbínublöð ætti að vera innan ± 0,02 mm. Sumir pörunarfletir gætu jafnvel þurft að vera innan við ± 0,01 mm.
Grófleiki yfirborðs: Virkur yfirborðsgrófleiki ætti að vera minni en Ra0,8 μm til að koma í veg fyrir að loftstreymi aðskiljist og að hitauppstreymi byggist upp.
Rúmfræðilegt umburðarlyndi: Til að tryggja að loftaflfræðileg frammistaða passi við hönnunina ætti útlínuskekkju flókinna yfirborðs að vera minni en 0,05 mm.
Hvernig á að gera það tæknilega:
Laser Selective Melting (SLM): 20–60 μm þunn húðun af dufti og míkrómetra-leysisblettur er notaður til að búa til mót með mikilli-nákvæmni. Miðvængbrún títan álfelgur sem Platinum Lite framleiddi fyrir C919 flugvélina, til dæmis, hefur víddarnákvæmni upp á ± 0,05 mm og yfirborðsgrófleika upp á Ra3,2 μm. Eftir rafslípun minnkar yfirborðsgrófleiki niður í Ra0,4 μm.
Fjöl-laser samvinnuskönnun: notar 4 til 8 leysira sem eru samstilltir til að draga úr röskun af völdum hitaálags. Liantai Technology sendi mjög þunna málmhluta til ákveðinnar flugeininga. Þynnsti veggurinn var 0,25 mm þykkur og vikmörkin voru aðeins 0,075 mm. Þetta sýndi að fjöl-leysiskerfið var stöðugt.
Endurgjöf með lokuðu lykkja: Með því að fylgjast með hitastigi bræðsluvatnsins og dreifingarstöðu duftsins í rauntíma og breyta leysistyrknum eftir þörfum, helst millilagsvillan innan við 5 μm.
2. Læknisfræðilegar ígræðslur: Líffræðileg samruni knýr ör-aðlögun.
Strangar reglur um einstaklingsmiðaða heilbrigðisþjónustu eru það sem gerir þrívíddarprentun úr málmi á læknissviði svo nákvæm. Til dæmis, þegar kemur að bæklunarígræðslum, geta bein sjúklinga verið mjög mismunandi að lögun og þéttleika. Með hefðbundnum stöðluðum ígræðslum er þörf á annarri skurðaðgerð til að gera þau aðlögunarhæfari. Með þrívíddarprentun er hins vegar hægt að gera „einn sjúkling, eina stefnu“ nákvæmlega.
Kröfur um nákvæmni:
Útlínur vefjalyfsins ætti að hafa minni ónákvæmni en 0,1 mm í samanburði við tölvusneiðmyndagögn sjúklingsins til að tryggja að álagið á beinsnertingu dreifist jafnt.
Yfirborðsvirkni: Hvetjið til útbreiðslu beinfrumna með því að nota örgljúpa uppbyggingu með svitahola sem eru 50 til 500 μm að stærð og ± 2% frávik í gljúpu.
Lífsamrýmanleiki: Grófleiki yfirborðs má ekki fara yfir Ra1,5 μm til að koma í veg fyrir útbreiðslu baktería og ertingu í vefjum.
Hvernig á að gera það tæknilega:
SLM-búnaður með mikilli-upplausn notar 50 μm leysipunkt og 15 μm lagþykkt til að móta mannvirki á míkrómetrastigi. Teyifei gerði til dæmis gervilið úr títaníumblendi fyrir tiltekið bæklunarfyrirtæki. Það hefur sérsniðna nákvæmni upp á 0,01 mm og klínískt samhæfi er yfir 99%.
Hönnun fyrir fínstillingu svæðisfræði: Notaðu gervigreind reiknirit til að búa til léttar grindarbyggingar sem nota minna efni en eru samt sterkar. Tannígræðsla hefur verið endurbætt til að gera það 40% léttara og endast þrisvar sinnum lengur áður en það þarf að skipta um það.
Eftir-vinnslutækni: Grófleiki yfirborðsins minnkar úr Ra12 μm í Ra0,8 μm með því að sameina efnafægingu og laser örklæðningu. Örporous uppbyggingin helst sú sama.
3. Nákvæmni mót: stöðugleiki í fjöldaframleiðslu niður í nokkrar míkron
Málmþrívíddarprentun þarf að vera mjög nákvæm í moldarbransanum þar sem fjöldaframleiðsla þarf að vera mjög samkvæm. Sem dæmi má nefna að með sprautumótum hefur grófleiki yfirborðs kjarnans bein áhrif á útlit vörunnar og stærð holrúmsins hefur bein áhrif á hversu vel hlutirnir passa saman. Það tekur margar vikur af CNC vinnslu og fægja til að búa til mót á gamla-mátann. Með þrívíddarprentun geturðu gert bæði á sama tíma.
Kröfur um nákvæmni:
Stöðugleiki í vídd: Til að takast á við hitaaflögunina sem á sér stað í tugþúsundum sprautumótunarlota ætti að halda víddarviki moldholsins innan ± 0,01 mm/100 mm.
Yfirborðssléttleiki: Til að mæta endurskinsþörfum leysisamskiptakerfa ætti yfirborðsgrófleiki sjónmóta að vera minna en Ra0,05 μm.
Kælivirkni: Til að tryggja að moldhitastigið sé jafnt, ætti þvermálsfrávik samræmdu kælivatnsrásarinnar að vera minna en ± 0,05 mm.
Hvernig það virkar tæknilega:
Adhesive Jet (BJ) tækni: Þessi aðferð við að binda og herða duft á stærð við míkron- gerir það mögulegt að búa til mót með mjög mikilli nákvæmni. Ákveðið fyrirtæki framleiddi BJ búnað sem er nákvæmur að innan við ± 0,05 mm og hefur yfirborðsgrófleika Ra3 μm. Eftir að hafa verið sandblásið fer það niður í Ra1,6 μ m.
Fimm-ása tengingarvinnsla: Notkun þrívíddarprentunar til að bæta CNC-fræsingu við nauðsynlega samsvörun yfirborðs fyrir nákvæma vinnslu. Til dæmis hefur Anyuan Mold aukið víddarnákvæmni skómódelkjarna úr ± 0,1 mm til ± 0,02 mm með því að nota blöndu af „prentun“ og „fræsingu“.
Efnisnýjungar: Að búa til moldstálduft með mikilli hitaleiðni, eins og martensitic eldað stál, sem stækkar aðeins um -þriðjung eins mikið og önnur efni. Þetta dregur mjög úr bjögun við sprautumótun.
4. Örflæðisflögur: nákvæmasta leiðin til að vinna með vökva á nanóskala
Örflæðisflögur eru mjög mikilvægar á sviðum eins og líffræðilegri uppgötvun og efnafræðilegri myndun. Málmhlutum þeirra þarf að stjórna bæði á ör- og nanóstigi. Til dæmis verður ákveðin DNA raðflöga að innihalda þúsundir örrása innan 5 mm × 5 mm svæðis og viðhalda fráviki rásarbreiddar sem er minna en ± 0,5 μm; ef það er ekki gert mun það leiða til þess að villur í vökvaflutningi fari yfir 5%.
Kröfur um nákvæmni:
Stærð eiginleikans: Breidd örrásarinnar ætti að vera á milli 10 og 100 μm og dýptin ætti að vera ±1 μm.
Yfirborðssléttleiki: Til að auðvelda flæði vökva ætti botn rásarinnar að vera minna grófur en Ra0,1 μm.
Byggingarheildleiki: Til að tryggja að innsiglið haldist undir miklum þrýstingi ættu engar örsprungur eða svitaholur að vera.
Hvernig á að gera það tæknilega:
Ofur-hröð leysirvinnsla: að nota femtósekúndu leysirpúlsa til að fjarlægja efni sem er minna en míkron á þykkt og forðast svæði sem eru skemmd af hita. Rannsóknarteymi notaði femtósekúndu leysir til að prenta nikkel-mikilflögur með rásbreiddarfráviki sem er aðeins ± 0,3 μm.
Rafefnafræðileg slípun: Með því að nota örstraumsstýringu og raflausnsamsetningu saman fer yfirborðsgrófleiki úr Ra5 μm í Ra0,05 μm á sama tíma og lögun rásarinnar er rétt.
Marg-efnissamsett prentun: Metal-keramik hallaprentun er notuð til að setja líffræðilega óvirka húð á innri vegg rásarinnar, sem gerir það að verkum að flísinn endist lengur.