Solução definitiva para rugosidade superficial do pó de PA12 tradicional: Implementação em engenharia da tecnologia de esferoidização 01

Nas linhas de produção de sinterização seletiva a laser em escala industrial (SLS) e Pó Na fabricação aditiva por fusão seletiva a laser (PBF), a qualidade da superfície de componentes estruturais de engenharia de alta precisão tem sido limitada por um defeito fundamental do material. Muitas empresas descobrem uma textura áspera recorrente, semelhante a uma "superfície lunar", nos produtos acabados ao imprimir peças de nylon PA12 (poliamida 12). Essa rugosidade não apenas destrói diretamente a aparência estética dos componentes, tornando-os inadequados para uso direto como peças finais, mas, mais criticamente, as irregularidades microscópicas implicam que a concentração de tensão ocorre facilmente na estrutura do material, levando à falha prematura por fadiga quando os componentes são submetidos a cargas alternadas. Essa deficiência inerente na qualidade da superfície não se origina da potência do laser ou da velocidade de varredura da impressora 3D. mas a partir do pó da matéria-prima tradicional PA12, utilizado no nível mais alto da cadeia industrial.

Para compreender completamente esse problema de engenharia, precisamos ampliar nossa visão para o nível microscópico das partículas do material. Atualmente, a solução tradicional mais econômica é... pós PA12 As partículas de nylon disponíveis no mercado são fabricadas principalmente por métodos de trituração mecânica, como a moagem criogênica em baixa temperatura. Essa abordagem força o uso de forças de impacto mecânico intensas para romper, embutir e quebrar a matéria-prima de nylon em pós de tamanho micrométrico. Observadas em um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), a morfologia geométrica dessas partículas tradicionais é altamente irregular, exibindo uma grande quantidade de estruturas multiangulares, alongadas, rasgadas e escamosas, semelhantes a lâminas serrilhadas. É justamente essa morfologia microscópica extremamente irregular que atua como a principal culpada por uma série de problemas subsequentes no processo de impressão 3D.

Quando esse pó áspero e de formato variável é carregado na câmara de alimentação de uma impressora e empurrado sobre a plataforma de construção por uma lâmina ou rolo de recobrimento, surgem imediatamente problemas de engenharia. Do ponto de vista da mecânica dos fluidos, quando partículas irregulares entram em contato umas com as outras, as forças de intertravamento geométrico e a resistência ao atrito superficial entre elas aumentam exponencialmente. Isso é bastante análogo a despejar um saco de tijolos quebrados, pontiagudos e angulares no chão; eles não conseguem fluir suavemente e se encaixam facilmente uns nos outros. Durante o processo de repintura, essa baixa fluidez causa diretamente um perceptível "rasgo microscópico por arrasto" à medida que a lâmina puxa o pó, provocando rachaduras na superfície, sulcos ou até mesmo delaminação localizada da camada de pó.

Além disso, essas partículas multiangulares não conseguem atingir um empacotamento compacto quando empilhadas, deixando enormes vazios microscópicos entre as partículas, o que resulta em uma densidade aparente e densidade compactada excepcionalmente baixas do leito de pó. Quando um feixe de laser de alta energia varre um leito de pó repleto de vazios microscópicos e com densidade não uniforme, a condução de calor dentro do pó torna-se altamente não homogênea. A energia do laser não consegue se dispersar uniformemente no instante inicial, causando fusão excessiva em certas zonas, enquanto o pó retido em vazios intersticiais permanece insuficientemente fundido. A geometria da poça de fusão flutua drasticamente sob essa severa instabilidade térmica. À medida que o náilon líquido se condensa e solidifica sob a influência da tensão superficial, a distribuição desigual de tensão térmica causada pela deposição não uniforme do pó e pela anisotropia das partículas é permanentemente "herdada" e solidificada em poros microscópicos e defeitos de inclusão dentro do componente. Na superfície macroscópica, isso se manifesta, em última análise, como um valor Ra persistentemente alto na superfície rugosa industrial.