EN
Днес нека хвърлим малко светлина върху един герой зад кулисите в адитивното производство (AM) – разпределението по големина на частиците (PSD) на титановия прах. Това може да изглежда като второстепенна характеристика, но PSD на титановия прах може да определи успеха или неуспеха в процеса на адитивно производство. Характеристиките на праха, свързани с PSD, може да са причината за лошо уплътняване, непоследователно течение на праха или намаляване на общото качество и еднородност на детайлите. Само липсата на ефективно разпределение по големина на частиците може да обясни предизвикателствата във вашия процес. Проблемът не е просто средната големина на частиците на праха; той е в разпределението на стойностите, което описва PSD на праха.
За илюстрация представете си композитния материал, използван за създаване на здрава, плътна и масивна стена. Ако, например, се използват само големи камъни, ще останат големи празнини. Ако се използват само фини частици, композитът ще липсва стабилност. Обаче чрез разумното използване на материали с различни размери по-малките частици могат да запълнят празнините и да създадат единна структура. Същите принципи за композитни материали могат да се приложат и за титанов прах в процеса на адитивно производство (AM). Характеристиките на течността и плътността на уплътняване на титановия прах са предимно проява на характеристиките на разпределението по големина на частиците (PSD).
Разкриване на основните аспекти на разпределението по големина на частиците
Нека първо обясним това. Разпределението по големина на частиците представя статистически данни за пробата прах въз основа на различните разпределения по размер на съставните ѝ частици. Това разпределение обикновено се изобразява графично. Тясно разпределение означава, че повечето частици са с подобни размери. Широко разпределение означава наличието на голямо разнообразие от размери на частиците. При прах от титан, използван за процеси като сплавяне в прашен слой (PBF) или формоване чрез инжектиране на метал (MIM), разпределението се проектира целенасочено — то не е резултат от случайния характер на производствения процес. Оптимизираното по отношение на разпределението производство на прах чрез процесите KYHE и DH-S® демонстрира проектирана прецизност за балансирано течение, плътност и характеристики на крайния компонент, адаптирани към конкретни цели за производителност.
Как PSD директно определя текучестта на праха
Става дума за лекотата и последователността, с които прахът се движи и тече. В адитивното производство (AM) това е особено важно за създаването на равномерни и хомогенни слоеве.
Функцията на много фините частици
Голямо количество фини частици може да представлява сериозен проблем. Тези частици обикновено са по-кохезивни, поради което се залепват една за друга под действието на сили като статичното електричество и влагата. Това може да доведе до образуване на агломерати, които предизвикват лошо течение или запушване в системите за подаване и, в крайна сметка, до формиране на неравномерни слоеве в прашния леген. Не е изненадващо, че лошото течение ще бъде възприето като дефекти в крайния продукт.
Стойността на сферичните частици и идеалният размер
Тук KYHE се фокусира върху най-добрите елементи на производството на прахове чрез сферилизация/газова атомизация. Това са някои от най-добрите процеси за производство на прахове, които позволяват получаването на частици с идеална сферичност в размерен диапазон, оптимален за течноподобно течение. Когато частиците имат сферична форма, те могат да се плъзгат и търкалят една върху друга без съпротива. Когато прах с идеална сферичност се комбинира с контролиран разпределен размер на частиците (PSD), който минимизира фините и кохезивни фракции, се постига отлично течение. Прахът се държи като течност, което, разбира се, е ключов елемент за бързо и непрекъснато повторно нанасяне на слой и за надеждно формиране на слоеве. Тази последователно надеждна производителност е предпоставка за масово производство и мащабиране от прототипиране.
Връзката между разпределението по размер на частиците (PSD) и плътността на уплътняване
Плътността на опаковката се описва като количество твърдо вещество в даден обем и минимално включва въздушни промеждутъци (порозност). В слоя от прах колкото по-висока е плътността на опаковката, толкова повече частици са разположени плътно една до друга, без да са сраснали поради лазерния или електронния лъч.
Моделът „Бинарна смес“
Класическото обяснение гласи, че бимодалното разпределение — целенасочена смес от големи и малки частици — дава най-голямата плътност. Малките частици запълват промеждутъците между големите. Такава високоплътна опаковка има значителни предимства: намалява количеството енергия, необходимо за стопяване (има по-малко големи въздушни промеждутъци, които трябва да бъдат преодолени), намалява степента на свиване по време на процеса на спекване и може да подобри състава на крайния продукт чрез намаляване на порозността.
Повече от основни модели
Всеки метод, използван в адитивното производство (AM), идва със собствен набор от насоки и съображения, специално адаптирани към предназначената за него конструкция. При разглеждането на метода MIM (метално инжекционно формоване) високите плътности на уплътняване са предимство. В метода PBF (спечатване чрез сплавяне на прахови частици) обаче изключително плътното прахово легло може да затрудни проникването на лазера и да наруши динамиката на топлинната вана. Следователно разпределението по големина на частиците (PSD) трябва да осигурява правилния баланс между идеалната плътност и такава плътност, която може да бъде ефективно погълната от лазера, за да се постигне сплавяне. По същество всяка машина и конкретните ѝ настройки изискват баланс, който води до идеално PSD. Ако това се постигне коректно, процесът на сплавяне винаги ще протича по един и същи начин.
Допълнителната стойност на PSD
Оптимизирането на PSD оказва положително „лавинообразно“ влияние върху цялата система.
Изход и стабилност на процеса
Ако прахът е равномерно разпределен с последователен разпределителен размер на частиците (PSD), течността на праха протича непречено и изграждането може да се извършва без прекъсване. Тъй като параметрите на праха (PD) определят успеха или неуспеха на изграждането, по-високата степен на успех означава по-малко отпадъчен материал и по-малко загубено време на машината, както и значително по-ниска цена за част при завършване на работата. В комбинация с технологии като DH-S® на KYHE, които обещават значително по-ниски цени за металния прах, разходите за прах стават далеч по-малко съществени при висока надеждност на процеса.
Качество на повърхността и разрешение на детайлите
Контурите и детайлите по повърхността са по-добри и по-еднородни при по-компактен и равномерен прашков легло, тъй като това води до по-равномерни и гладки повърхности по вертикалните и надолу насочените повърхности. Лазерният или електронният лъч споява плътен контур. Това е особено важно при сложни приложения във всички решения на KYHE, включително медицински импланти, аерокосмическа техника и висококласни електронни устройства за комуникации, компютри и потребителска електроника (3C).
Ефективност и устойчивост на материалите
Оптимизираната разпределителна функция по големина на частиците (PSD) води до минимизиране на отпадъците. Прашокът напълно се изсипва от системите за разравняване и подаване, а високият процент на успешни построявания означава, че по-малко неизползван прашок се замърсява поради неуспешни производствени задачи. Това е идеално съвпадение с етически устойчивия подход към производството. Стои да се отбележи, че някои от водещите производители на титанов прашок внедряват този подход от самото начало, като някои от тях вече са получили Сертификата за глобално рециклиране (GRS) и прилагат затворени цикли, при които над 95 % от материала се рециклира, което прави напредналото производство по-екологично ориентирано.
Заключение: PSD като стратегическа основа
Разпределителната функция по големина на частиците (PSD) е икономически и качествено значима спецификация в техническия паспорт на титановите материали за адитивно производство (AM) и определя тяхната производствена осъществимост. При избора на доставчик на титанов прашок решаващо значение има не химичният състав, а партньорството с експерти, които разбират и владеят тези фино зърнести динамики.
Най-иновативните доставчици не просто продават прах; те предлагат инженерно решение за постигане на висока производителност. Те използват ексклузивни технологии за сферичност и контролирано разпределение, а дори вземат предвид устойчивото снабдяване. Това осигурява основа за иновации, която е стабилна, икономически ефективна и надеждна. Когато строите, като обръщате вниманието си върху разпределението по големина на частиците (PSD), вие всъщност строите успех — от самата основа, един точен слой наведнъж.
