Важность анализа размера и округлости частиц для 3D-печати

3D-печать - это разновидность технологии быстрого прототипирования, также известная как аддитивное производство. Эта технология основана на цифровых файлах моделей, в которых используются адгезивные материалы, такие как порошковый металл или пластик, для создания объектов путем послойной печати в трех измерениях. 3D-печать стала возможной благодаря использованию цифровых технологий печати материалов. Она часто используется в производстве пресс-форм, промышленном дизайне и других областях для создания моделей/деталей, которые впоследствии используются в непосредственном производстве изделий. Печать деталей с помощью этой технологии является сегодня обычным явлением и быстро вытесняет другие технологии, которые традиционно использовались. Технология находит применение в ювелирном деле, производстве обуви, промышленном дизайне, строительстве, проектировании и строительстве (AEC), автомобильной, аэрокосмической, стоматологической и медицинской промышленности, образовании, геоинформационных системах, гражданском строительстве и огнестрельном оружии, и это лишь некоторые из них.

Факторы, влияющие на 3D-печать

Гранулометрический состав, округлость, химический состав, содержание кислорода и текучесть порошка - все это влияет на эксплуатационные характеристики 3D-печатных деталей.

В настоящее время диапазон размеров частиц порошка, обычно используемого в металлической 3D-печати, составляет 15-53 мкм, 53-105 мкм, а в некоторых случаях может быть расширен до 105~150 мкм. Диапазон размеров используемых частиц зависит от различных источников энергии, используемых в металлических принтерах. Принтеры, использующие лазер в качестве источника энергии, благодаря тонкому пятну фокусировки и относительной легкости, с которой он может плавить мелкие порошки, подходят для использования порошка в диапазоне размеров 15~53 мкм. Плазменный луч может быть использован в качестве источника энергии для принтера при плавлении крупного порошка и порошка размером 53-105 мкм.

Округлость - это мера близости частиц металлического порошка к окружности, ее диапазон составляет 0-1, при этом идеальные сферы имеют значение 1. Текучесть - это способность вещества легко течь, ее значение определяется по времени прохождения определенной массы металлического порошка через измерительный инструмент с заданным отверстием (с/50г). Как правило, чем выше значение округлости, тем лучше текучесть частиц порошка. Это, в свою очередь, означает, что легче контролировать укладку и подачу порошка во время металлической 3D-печати, а значит, получать детали с более высоким качеством печати.

Анализ размера частиц порошка никелевого сплава

Высокое качество металлических 3D-печатных изделий достигается, когда крупные и мелкие частицы металлического порошка смешиваются в соответствующих пропорциях. Согласно вышеизложенному, очень важно определить размер и распределение частиц металлического порошка. В настоящее время для определения размера и распределения частиц таких металлических порошков обычно используется лазерный гранулометрический анализатор. Ниже приведен тест порошка никелевого сплава.

Рисунок 1. Диаграмма распределения частиц по размерам одного образца никелевого сплава

Рисунок 2. Анализ размера частиц образца никелевого сплава в измерении Bettersizer 2600

Анализ округлости порошка никелевого сплава

Сферический или субсферический порошок обладает хорошей текучестью, поэтому вероятность засорения системы подачи порошка в процессе печати значительно ниже. Также сферический порошок легче распределить в тонкий слой, что повышает точность размеров и качество поверхности 3D-печатных деталей. Кроме того, повышается плотность и однородность деталей, что делает сферические порошки предпочтительным сырьем для 3D-печати. Ниже приведен анализ округлости порошка никелевого сплава.

Рисунок 3. Изображение образца никелевого сплава при измерении BeVision S1

Рисунок 4. Анализ округлости образца никелевого сплава при измерении BeVision S1

Заключение

Есть признаки того, что 3D-печати уделяется огромное внимание во всем мире в сфере промышленного производства. По мере становления и развития технологии 3D-печати еженедельно открываются все новые и новые области ее применения, чтобы максимально удовлетворить индивидуальные потребности каждого потребителя. Для некоторых особо сложных деталей, которые трудно обрабатывать и которые не требуют массового производства, 3D-печать имеет сильное конкурентное преимущество. Чтобы сохранить это конкурентное преимущество, необходимо контролировать распределение частиц и их округлость, чтобы обеспечить лучшее качество продукции в аддитивном производстве.