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如何避免金属3D打印存在的安全隐患

发布时间: 2017-9-28 10:28:37       浏览:
    通过常规制造工艺(铸造、锻造等)工艺制造的零件是不会发生爆炸现象的。然而,通过金属3D打印制造的零件,爆炸却是一个潜在的安全隐患。
    金属3D打印可用于制造各种形状的零部件,然而,仅仅是3D打印金属过程中那些随着零件一起离开加工区域的被困粉末就会带来很多安全隐患,特别是在零件的后处理过程中。
    在3D打印车间里,操作人员和技术人员佩戴呼吸器和穿着个人防护设备的景象,这是因为在金属3D打印系统中所使用的金属粉末原料通常足够小并很容易随着呼吸被吸入并吸收到人体内。事实上,有些人还对镍金属过敏,这进一步使得金属粉末的吸入问题成为一大关注点。
    大多数人也许没有意识到,一旦将通过金属3D打印技术制成的零件从建造室中取出来并清洁,零件中仍然可能含有微量的粉末材料。因为即使金属零件部分是完全密实的,其支撑结构也许不是。
    大多数支撑结构是中空的,因此粉末可能被困在里面。当零部件从构建板上取出时,这些支撑结构的一端有可能将困在支撑结构中的金属粉末释放到大气中。这就是为什么通常建议通过水下EDM电火花线切割的加工方式来移除构建基板,从而使得这些松散的粉末释放到水中。
    如果不使用EDM加工技术从基板上移除3D打印零件,则需要进行二次清洁操作,例如抽真空以去除被困在支撑结构中的松散粉末。然而,实际操作的难度并不像听起来那么容易,因为粉末颗粒可以在应力释放期间粘附到支撑材料的内壁或部分地熔化到零件表面上。即便用一种夸张的方式将零件在桌子上撞上很多次,仍然可能存在一些没有被清除的粉末。
    显然,想从零件中清除松散粉末的方法非常复杂,需要更多的研究来更好地了解如何使用苏打爆破、磨料流加工(Abrasive flow Machining简称AFM)和电化学抛光等整理技术来帮助从支撑结构内部清除松散的粉末。
    其中,磨料流加工技术是一种最新的机械加工方法,是以磨料介质(掺有磨粒的一种可流动的混合物)在压力下流过工件所需加工的表面,进行去毛刺、除飞边、磨圆角,以减少工件表面的波纹度和粗糙度,达到精密加工的光洁度。AFM法在需要繁复手工精加工或形状复杂的工件,以及其他方法难以加工的部位是最好的可供选择的加工方法。AFM法也可应用于以滚筒、震动和其它大批量加工不够满意或加工时要受伤的工件。并且能有效得到去除放电加工或激光光束加工后再生的脱层和先前工序加工表面所残留的残余应力。
    电化学抛光也称电解抛光。电解抛光是以被抛工件为阳极,不溶性金属为阴极,两极同时浸入到电解槽中,通以直流电而产生有选择性的阳极溶解,从而达到工件表面光亮度增大的效果。
    需要注意的是,一些金属粉末原料如钛和铝是自燃的,这意味着它们会发生爆炸。因此,专业的加工人员在处理这些材料制成的零件时要小心,因为这些被零件捕获的粉末可能会重新被释放,如果潜入到机器环境中,在火花或其他条件的组合下可能导致爆炸。所以,在处理和后处理这些零部件时应特别小心,首先应确保已经进行了适当的清洁。如果零件处理时有松散的粉末落下,则不能进行加工。
    全面了解和诊断与金属3D打印有关的安全隐患的进展还在进行中,必要的时候需要事先通知当地的消防队员以便在紧急情况下做出更快的响应。
    此外,当将3D打印的金属零件放在磨床或车/铣床上进行加工的时候,一定要确保这些零件中的粉末不会在加工过程中发生的火花点燃情况下引起爆炸。
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