تأثير شكل حبيبات مسحوق المعدن وحجمها وتوزيعها على المنتجات النهائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟

الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي ، هي عملية تتيح تحقيق كائن صلب ثلاثي الأبعاد من أي شكل بسرعة من خلال نموذج رقمي. يتمثل جوهر الطباعة ثلاثية الأبعاد في إنشاء ملف نموذج رقمي عن طريق تحرير سلسلة من الشرائح الرقمية بأسلوب معالجة معين من خلال برنامج التصميم بمساعدة الكمبيوتر ، ثم استخدام إضافات محددة كمواد ربط وفقًا لأبعاد رسم النموذج ، باستخدام معدات تشكيل محددة ، مثل الطابعات ثلاثية الأبعاد ، لصنع مساحيق معدنية صلبة أو مواد شديدة المرونة في شكل مسحوق أو سائل أو خيوط. معالجة الطبقات ، تشكيل التراص بحيث تذوب المواد الخام وتزيد هذه الطبقات الرقيقة طبقة تلو طبقة ، وذلك من أجل "طباعة" كائن صلب حقيقي وثلاثي الأبعاد في النهاية.

مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد

يعرّف الخبراء الرائدون في العالم في صناعة الطباعة ثلاثية الأبعاد مسحوق المعدن للطباعة ثلاثية الأبعاد كمجموعة من الجزيئات المعدنية التي يقل حجمها عن 1 مم. ويشمل ذلك مساحيق المعادن الفردية ، ومساحيق السبائك ، وسبائك مسحوق مركب مقاوم للصهر مع خصائص معدنية ، وسبائك البرونز ، والفولاذ الصناعي ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك التيتانيوم ، وسبائك النيكل والألمنيوم. ومع ذلك ، بالإضافة إلى اللدونة الجيدة ، يجب أن تلبي المساحيق المعدنية للطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا متطلبات حجم الجسيمات الدقيقة ، وتوزيع حجم الجسيمات الضيق ، والكروية العالية ، والتدفق الجيد ، والكثافة الظاهرية العالية.

تأثير شكل جزيئات المسحوق المعدني وحجمها وتوزيعها على المنتج النهائي المطبوع ثلاثي الأبعاد

في عملية تحضير مسحوق المعدن ، تأخذ جزيئات المسحوق أشكالًا مختلفة مع طرق تحضير مختلفة ، مثل الكروية ، شبه الكروية ، متعددة الأضلاع ، الإسفنجية المسامية ، الشجيري ، إلخ. المسحوق ، والذي بدوره له تأثير على خصائص الأجزاء المعدنية المعدة.

المساحيق الكروية أو شبه الكروية لها سيولة جيدة ، ومن غير المرجح أن تسد نظام إمداد المسحوق أثناء الطباعة ، ويمكن أن تنتشر إلى طبقات رقيقة ، وبالتالي تحسين دقة الأبعاد وجودة السطح للأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد ، فضلاً عن الكثافة وتوحيد الأنسجة من الأجزاء ، مما يجعلها نوع شكل المواد الخام المفضل للطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المساحيق الكروية لها كثافة تعبئة منخفضة للجسيمات وفراغات كبيرة ، مما يجعل الأجزاء أقل كثافة ، مما يؤثر أيضًا على جودة التشكيل.

كلما كان حجم جزيئات المسحوق المعدني أصغر ، كلما كان أكثر ملاءمة للتلبيد السلس ، لأنه كلما كان حجم الجسيمات أصغر ، كلما زادت مساحة السطح المحددة ، زادت القوة الدافعة للتلبيد. بالإضافة إلى ذلك ، الفراغات بين جزيئات المسحوق الدقيقة صغيرة ، والاتصال بين المسحوق ذي الطبقات المتجاورة محكم ، مما يساعد على تحسين تكثيف التلبيد وقوة التلبيد. يمكن أيضًا للجزيئات الصغيرة من مسحوق المعدن أن تملأ فراغات الجزيئات الكبيرة ، والتي يمكن أن تحسن كثافة التراص للمسحوق ، وبالتالي المساهمة في تحسين جودة السطح وقوة الأجزاء المعدنية المطبوعة. ومع ذلك ، ليس الجسيمات الدقيقة أفضل ، إذا كان عدد الجسيمات الدقيقة أكثر من اللازم ، فمن السهل أن تظهر ظاهرة "التكوير" في عملية التلبيد ، مما يسهل التسبب في سماكة غير متساوية لمسحوق البودرة. ما يسمى بظاهرة "كروي الشكل" ، أي من أجل جعل سطح المعدن المنصهر وسطح الوسائط المحيط بالنظام بأقل طاقة حرة ، تحت تأثير التوتر السطحي ، شكل سطح المعدن السائل إلى تحول سطح كروي لظاهرة. عادةً ما يمنع التكوير الكروي "مسحوق المعدن من التصلب لتشكيل تجمع أملس مستمر بعد الذوبان ، وبالتالي تشكيل جزء فضفاض ومسامي ، مما يؤدي إلى فشل التشكيل.