1.3D-painetun alumiinin yleiskatsaus
Pinoamalla kerros kerrokselta metallijauheita, mukaan lukien alumiinipii AISi12 ja AISi10Mg, 3D-tulostus alumiini tuottaa kolmiulotteisia asioita. Tämä tekniikka ei ainoastaan tarjoa suurta tarkkuutta ja joustavuutta, vaan mahdollistaa myös monimutkaisten rakenteiden nopean valmistuksen. Materiaalien käytössä, valmistuskustannuksissa ja toimitussykleissä 3D-painetulla alumiinilla on huomattavia etuja verrattuna perinteisiin valu- ja taontatekniikoihin.
Silti metallin 3D-tulostus aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia. Esimerkiksi alumiinilla on korkea kemiallinen aktiivisuus; kun se jauhetaan jauheeksi, sen pinta-ala kohoaa ja myös kemiallinen aktiivisuus kohoaa, mikä tekee polttamisen yksinkertaiseksi ja lisää siten käsittelyn turvallisuutta. Lisäksi alumiinin sintraus on haastavaa, koska sen lujuus on heikko, mekaaniset ominaisuudet ovat heikot ja sen pinnalle muodostuu tiiviitä ja vahvoja alumiinioksidipinnoitteita. Nämä ongelmat rajoittavat jossain määrin 3D-painetun alumiinin mahdollisia sovelluksia.
2. Anodisoinnin ohjaava idea ja piirteet
Anodisointi on sähkökemiallinen prosessi, jossa metalli, kuten alumiini, joka on asetettu anodiksi määrättyyn elektrolyyttiliuokseen ulkoisen virran vaikutuksesta, muodostaa suojaavan oksidikerrostuman pinnalle. Sen lisäksi, että tämä oksidikerrostuma lisää metallin korroosion- ja kulutuskestävyyttä, se korostaa koristeellista vaikutusta.
Anodioksidikalvolla on joitakin erittäin erinomaisia ominaisuuksia. Ensinnäkin kovakalvot voivat saavuttaa 400 - 600 HV alumiiniseoksilla, kun taas tavalliset oksidipinnoitteet vaihtelevat 100 - 300 HV. Mitä tulee kulutuskestävyyteen ja naarmuuntumisenkestävyyteen, tämä suuri kovuus tarjoaa anodisoidulle kalvolle merkittäviä etuja. Toiseksi anodisen oksidikalvon erittäin vahvat adheesio- ja adsorptio-ominaisuudet voivat sitoutua tiiviisti erilaisiin pinnoitteisiin, liimoihin, väreihin jne., mikä tarjoaa hyvän pohjakerroksen seuraavaa pinnoitusta ja värjäystä varten. Lisäksi anodisoidun kalvon hyvä korroosionkestävyys, sähköeristys ja korkea lämmöneristys mahdollistaa sen, että se säilyttää tasaisen suorituskyvyn monissa vihamielisissä olosuhteissa.
3.3D-painettu alumiinianodisointikäsittely
Anodisointikäsittelyä käytetään 3D-tulostuksessa, erityisesti alumiiniseosprototyypeissä, jotka on valmistettu jauhepetisulatuksella, elektronisuihkusulatuksella tai muulla metallin 3D-tulostusmenetelmällä. Tämä johtuu siitä, että 3D-painettu alumiini on yksi materiaaleista, joille anodisointi sopii enimmäkseen, sekä alumiini ja sen seokset.
3D-painetun alumiinin anodisointiprosessi muistuttaa perinteisten alumiinituotteiden prosessia. Ensimmäinen pinnan tasoitus, rasvanpoisto, etsaus tai kiillotus esikäsittely 3D-painetulle alumiinille on välttämätöntä, jotta sen pinnan tasaisuus ja sileys täyttävät tarpeet. Aseta sen jälkeen käsitelty 3D-painettu alumiini anodisointisäiliöön ja käytä tasavirtaa hapetuskäsittelyä varten. Tiheä ei-huokoinen kerros eli sulkukerros muodostuu nopeasti alumiinin pinnalle hapetusprosessin aikana, jonka jälkeen syntyy huokoinen kerros. Huokoinen kerros koostuu huokoisista heksaedrisista pylväistä koostuvan solurakenteen avulla kunkin yksikön keskellä olevista pienistä rei'istä, jotka ulottuvat aina alumiinipinnalla olevaan sulkukerrokseen asti. Huokoisen kerroksen paksuus kasvaa asteittain hapettumisen edetessä, kunnes saavutetaan sopiva paksuus.
Sen lisäksi, että 3D-painettu alumiini parantaa pintalaatuaan huomattavasti, anodisoinnin jälkeen se parantaa myös sen koristeellisia ja käytännöllisiä ominaisuuksia. Erilaisten esteettisten tavoitteiden saavuttamiseksi voidaan valmistaa esimerkiksi eri sävyisiä anodisia oksidikalvoja säätämällä elektrolyyttiliuoksen koostumusta ja hapetusolosuhteita. Lisäksi anodisoitu kalvo voi olla pinnoitteiden tai kerrosten pohjakerros, mikä parantaa pinnoitteiden tai kerrosten ja perusmetallin välistä tarttuvuutta ja kestävyyttä.
4. Anodisointikäsittelyn käyttö ja mahdollisuus
Anodisointikäsittelyn käyttömahdollisuudet 3D-painetussa alumiinissa ovat melko laajat. Ensinnäkin ilmailuteollisuudessa 3D-painetun alumiinin anodisointikäsittely voi lisätä sen osien korroosionkestävyyttä ja kulutuskestävyyttä, mikä pidentää niiden käyttöikää ja alentaa ylläpitokustannuksia. Toiseksi autoteollisuuden alalla anodisointi voi tarjota kauniin ulkonäön ja erinomaisen suorituskyvyn 3D-painetuille alumiiniosille, mikä täyttää kuluttajien kaksinkertaiset tarpeet auton laadusta ja estetiikasta. Lisäksi siviiliteollisuudessa tuotetaan useita alumiinituotteita, joilla on erityisiä toiminnallisia tarpeita, mukaan lukien sähköeristyskerrokset, elektrolyyttikondensaattorin dielektriset kerrokset jne., on anodisointikäsittely.
Anodisointitekniikalla on kuitenkin myös tiettyjä vaikeuksia ja rajoituksia. Esimerkiksi eri elementit vaikuttavat anodisen oksidikalvon paksuuteen ja suorituskykyyn, mukaan lukien elektrolyyttikoostumus, hapetusjännite, hapetusaika jne. Todellisissa sovelluksissa on siis välttämätöntä maksimoida ja muokata tiettyjen vaatimusten mukaan. Lisäksi anodisointi vaatii ammattitaitoisia työkaluja ja käyttäjiä, jotka takaavat käsittelyn tehokkuuden ja turvallisuuden.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/high-quality-3d-printing-bike-frame.html