धातु 3डी प्रिंटिंग में रासायनिक पॉलिशिंग की क्या भूमिका है?

उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के पीछे मुख्य विचार सतह को चुनिंदा रूप से विघटित करना और उसका पुनर्निर्माण करना है।
रासायनिक अभिकर्मकों (ऐसे अम्लीय या क्षारीय समाधान) और धातु की सतह के बीच ऑक्सीकरण {{0} कम करने वाली बातचीत रासायनिक पॉलिशिंग के दौरान सतह परत को विनियमित तरीके से घुलित कर देती है। इसके मुख्य भाग हैं:
सूक्ष्म उभार अधिक आसानी से घुल जाते हैं: जब सतह असमान होती है (जैसे कि जब वेल्ड पूल ओवरलैप के निशान या अनमेल्टेड पाउडर कण मौजूद होते हैं), तो "फलाव अधिमानतः घुल जाता है" घटना होती है क्योंकि अधिक खुला क्षेत्र होता है और रासायनिक प्रतिक्रिया दर तेज होती है।
सतह तनाव के माध्यम से समतल करना: जब धातु आयन घुलते हैं, तो सतह तनाव के कारण वे अवतल स्थानों की ओर चले जाते हैं। एक बार सख्त हो जाने पर यह एक चिकनी, समान सतह बनाता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग 3डी मुद्रित टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह खुरदरापन (आरए) को 6-12 माइक्रोन से 0.2-1 माइक्रोन तक कम कर सकती है, जो चिकित्सा प्रत्यारोपण के लिए आवश्यक जैव-अनुकूलता मानदंड के भीतर है।
दोष परत को हटाना: रासायनिक पॉलिशिंग सतह पर चिपके हुए बिना पिघले पाउडर कणों (लगभग 70 μ मीटर मोटी) को सटीक रूप से हटा सकती है, जो मानक यांत्रिक पॉलिशिंग के साथ होने वाली उपसतह क्षति को रोकती है। सिंगापुर के शोधकर्ताओं ने 316L स्टेनलेस स्टील को पॉलिश करने का एक नया तरीका बनाया है जो सतह को कम खुरदरा बनाने के लिए उच्च वोल्टेज पल्स और पारंपरिक इलेक्ट्रोकेमिकल पॉलिशिंग का उपयोग करता है। नई विधि मूल जाली संरचना के ऊर्जा अवशोषक गुणों को बरकरार रखती है।
2, रासायनिक पॉलिशिंग का मुख्य उद्देश्य सतह को बेहतर बनाना और उसे अधिक उपयोगी बनाना है।
1. सतह की गुणवत्ता में सुधार: ज्यामितीय सीमाओं को पार करना और जटिल संरचनाओं को चमकाना
जब पॉलिश करने की बात आती है, तो धातु 3डी प्रिंटिंग की जटिल ज्यामितीय आकृतियों, जैसे जाली, आंतरिक चैनल और छिद्रपूर्ण संरचनाओं के साथ काम करना कठिन हो सकता है। रासायनिक पॉलिशिंग, जिसमें संपर्क की आवश्यकता नहीं होती है, अब इस प्रकार की संरचनाओं को संभालने का सबसे अच्छा तरीका है:
आंतरिक चैनलों की पॉलिशिंग: पिघला हुआ पूल ओवरलैपिंग द्वारा बनाई गई गड़गड़ाहट से छुटकारा पाने के लिए रासायनिक अभिकर्मक आंतरिक चैनलों में जा सकते हैं जो केवल कुछ माइक्रोमीटर चौड़े हैं। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, हवाई जहाज के इंजन में ईंधन नोजल का आंतरिक प्रवाह चैनल प्रवाह प्रतिरोध को 15% तक कम कर देता है और इंजन कम ईंधन का उपयोग करता है।
छिद्रपूर्ण संरचना का अनुकूलन: रासायनिक पॉलिशिंग से हिप कप और इंटरबॉडी फ्यूजन उपकरणों जैसे चिकित्सा प्रत्यारोपणों की छिद्र सतह पर ढीली गोलाकार परतों से छुटकारा मिल सकता है। इससे हड्डी की कोशिकाओं के लिए प्रत्यारोपण से चिपकना आसान हो जाता है। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि पॉलिश किए गए झरझरा टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह का खुरदरापन 90% कम हो जाता है, जबकि हड्डी एकीकरण दर 40% बढ़ जाती है।
रासायनिक पॉलिशिंग किसी भी आकार के हिस्से पर काम कर सकती है, इसलिए यह मुक्त सतह पर भी काम कर सकती है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग ने 3डी मुद्रित टरबाइन ब्लेड की जटिल वायुगतिकीय सतह को 10 μm से 1 μm तक चिकना बना दिया और उनके वायुगतिकीय प्रदर्शन को 8% तक बढ़ा दिया।
2. यांत्रिक प्रदर्शन में सुधार: खामियों से छुटकारा पाएं और थकान के जीवन को लंबा बनाएं
धातु की 3डी मुद्रित वस्तुओं में थकान दरारें सतह की खामियों से शुरू होती हैं। रासायनिक पॉलिशिंग निम्नलिखित तरीकों से यांत्रिक विशेषताओं में सुधार करती है:
अवशिष्ट तनाव को कम करना: रासायनिक पॉलिशिंग छोटे क्षेत्रों को विघटित करके मुद्रण के कारण होने वाले अवशिष्ट तनाव को आंशिक रूप से कम कर सकती है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग 3डी मुद्रित निकल आधारित उच्च तापमान मिश्र धातुओं के कम चक्र थकान जीवन को 5000 चक्र से 12000 चक्र तक बढ़ा सकती है।
दरारों के कारण को खत्म करना: बिना पिघले पाउडर कणों और पिघले हुए पूल के ओवरलैपिंग निशान सामान्य स्थान हैं जहां दरारें शुरू होती हैं। रासायनिक पॉलिशिंग इन समस्याओं को ठीक कर सकती है और थकान दरार के विकास की सीमा को 30% तक बढ़ा सकती है।
सतह का सघनीकरण: रासायनिक पॉलिशिंग के बाद सतह की परत घुलने और फिर से जमने की प्रक्रिया के कारण सघन हो जाती है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, 3D मुद्रित कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु की सरंध्रता 0.8% से 0.02% तक गिर जाती है, और संक्षारण के प्रति इसका प्रतिरोध पांच गुना बढ़ जाता है।
3. बायोकम्पैटिबिलिटी अनुकूलन: सख्त चिकित्सा मानकों को पूरा करता है
चिकित्सीय प्रत्यारोपणों की सतह बहुत चिकनी और जैव अनुकूल होनी चाहिए। रासायनिक पॉलिशिंग निम्नलिखित तरीकों से चिकित्सा क्षेत्र की जरूरतों को पूरा करती है:
खुरदुरी सतहें आसानी से बैक्टीरिया के लिए छिपने का स्थान बन सकती हैं, इसलिए उन्हें साफ रखना सुनिश्चित करें। रासायनिक पॉलिशिंग से सतहों को माइक्रोन स्तर से नीचे तक चिकना बनाया जा सकता है, जिससे संक्रमण का खतरा काफी कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, 3डी मुद्रित टाइटेनियम मिश्र धातु से बने घुटने के प्रत्यारोपण में स्टैफिलोकोकस ऑरियस का जुड़ाव 90% कम हो गया।
आयन रिलीज को नियंत्रित करें: जब आप यांत्रिक रूप से किसी भी चीज को पॉलिश करते हैं, तो इसमें संदूषक शामिल हो सकते हैं जो खतरनाक आयनों (जैसे निकल आयन) को बहुत अधिक रिलीज करने का कारण बनते हैं। रासायनिक पॉलिशिंग केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं का उपयोग करके सतह को साफ करती है, जो यह सुनिश्चित करती है कि आयन रिलीज आईएसओ 10993 बायोकम्पैटिबिलिटी आवश्यकता को पूरा करता है।
ऊतक पुनर्जनन को बढ़ावा देना: चिकनी सतहें कोशिकाओं को एक साथ चिपकने और प्रतिरक्षाविज्ञानी प्रतिक्रियाओं को कम करने में मदद कर सकती हैं। अध्ययनों से संकेत मिलता है कि रासायनिक रूप से पॉलिश किए गए 3डी प्रिंटेड झरझरा टाइटेनियम मिश्र धातु की सतह पर ऑस्टियोब्लास्ट की वृद्धि दर दोगुनी हो गई है।
3, उद्योग में रासायनिक पॉलिशिंग का उपयोग: प्रोटोटाइप के परीक्षण से लेकर अंतिम उत्पाद बनाने तक
1. एयरोस्पेस: कठोर परिस्थितियों में चीजों को अधिक विश्वसनीय बनाना
विमान के इंजन ब्लेड, दहन कक्ष और अन्य भागों को अत्यधिक तापमान, दबाव और संक्षारक स्थितियों को संभालने में सक्षम होना चाहिए। रासायनिक पॉलिशिंग सतह की स्थिति में सुधार करके भागों को लंबे समय तक चलने योग्य बनाती है।
टरबाइन ब्लेड: रासायनिक पॉलिशिंग से ब्लेड की सतह पर पिघले पूल द्वारा छोड़े गए निशानों से छुटकारा मिल सकता है और उच्च तापमान ऑक्सीकरण की प्रक्रिया धीमी हो सकती है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, GE एविएशन के LEAP इंजन के टरबाइन ब्लेड 50 डिग्री अधिक तापमान को संभाल सकते हैं और 20% अधिक समय तक चल सकते हैं।
रासायनिक पॉलिशिंग से दहन कक्ष लाइनर के अंदर के माइक्रोक्रैक से छुटकारा मिल सकता है, जिससे यह थर्मल तनाव को बेहतर ढंग से संभालने में सक्षम हो जाता है। 1000 डिग्री थर्मल साइक्लिंग परीक्षण से पता चला कि पॉलिश निकल आधारित मिश्र धातु लाइनर्स की दरार प्रसार दर 60% कम है।
2. चिकित्सीय प्रत्यारोपण: उन्हें अद्वितीय और उपयोगी बनाना
रासायनिक पॉलिशिंग मेडिकल 3डी प्रिंटिंग पोस्ट प्रोसेसिंग का सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह डिज़ाइन को अनुकूलित करने से लेकर उन्हें कार्यान्वित करने तक, पूरी प्रक्रिया का समर्थन करता है:
आर्थोपेडिक प्रत्यारोपण, जैसे हिप कप और इंटरबॉडी फ्यूजन डिवाइस, रोगी के शरीर को फिट करने के लिए बनाए जाते हैं और चिकनाई और हड्डी एकीकरण प्रदर्शन के बीच सही संतुलन प्राप्त करने के लिए रासायनिक पॉलिशिंग की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, जॉनसन एंड जॉनसन के डीपुय सिंथेस 3डी प्रिंटेड टाइटेनियम मिश्र धातु इंटरबॉडी फ्यूजन डिवाइस की सतह खुरदरापन रासायनिक पॉलिशिंग के बाद 0.8 μ मीटर है और नैदानिक ​​सफलता दर 95% से अधिक है।
कार्डियोवैस्कुलर स्टेंट: रासायनिक पॉलिशिंग से स्टेंट की सतह पर गड़गड़ाहट से छुटकारा मिल सकता है और थ्रोम्बोसिस की संभावना कम हो सकती है। रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, बोस्टन साइंटिफिक के 3डी मुद्रित निकल टाइटेनियम मिश्र धातु स्टेंट की सतह खुरदरापन 5 माइक्रोन से 0.5 माइक्रोन तक कम हो गई, और एंडोथेलियलाइजेशन की दर 30% बढ़ गई।
3. औद्योगिक उपकरण: रखरखाव लागत में कटौती करें और चीजों को बेहतर तरीके से काम करें
रासायनिक पॉलिशिंग से सतहों की स्थिति में सुधार होता है, जिससे औद्योगिक उपकरणों का घर्षण और ऊर्जा उपयोग कम हो जाता है।
सांचे बनाना: रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, 3डी मुद्रित इंजेक्शन सांचे की सतह का खुरदरापन 8 μm से 0.5 μm तक चला जाता है, सांचे को हटाने के लिए आवश्यक बल 40% कम हो जाता है, और सांचा तीन गुना अधिक समय तक चलता है।
रासायनिक पॉलिशिंग से वाल्व बॉडी के प्रवाह चैनल में गड़गड़ाहट से छुटकारा मिल सकता है और तरल पदार्थों का प्रवाह आसान हो सकता है। उदाहरण के लिए, रासायनिक पॉलिशिंग के बाद, कैटरपिलर की 3डी - मुद्रित हाइड्रोलिक वाल्व बॉडी दबाव हानि को 15% तक कम कर देती है और सिस्टम दक्षता को 8% तक बढ़ा देती है।