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金属3D打印存在哪些安全问题?

金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术,是先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展及推广应用的需求,利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。那么,在进行金属3D打印时,我们应该注意哪些安全问题呢?

一、内部缺陷较难避免

3D打印金属零件内部缺陷是怎样产生的呢?

3D金属打印一般是靠激光或电子束逐层融化金属粉末的方式制造零件,由于3D打印的金属粉末很小,一般为15微米至100微米之间,当激光或电子束照射金属粉末,粉末融化甚至气化,形成气体流动,导致成形路径附近的粉末被冲走,可能造成临近粉末成形时会有微小的孔隙和缺陷。

此外,打印整个过程中的热量分布比较难控制,因此制造出的零件内有可能存在未融化粉末。再加上,激光或电子束的能量波动,粉末大小的不一致,零件本身的结构突变等等,也会通过影响热量分布的变化,造成零件产生缺陷。

为了避免融化过程中粉末被氧化,一般需要充入惰性气体,或者将成形舱抽真空,但惰性气体浓度和真空腔的真空度,不会是绝对的100%,难免会有一部分被氧化。

因此3D打印零件的内部缺陷是较难避免的,缺陷出现的地方和缺陷大小也难以控制。

二、对健康的影响

操作3D打印机,或者进行后处理的工人,需要接触金属粉末,这些粉末都不到100微米,能很容易地进入肺部,或者进入粘膜,造成呼吸道或者神经方面损伤。所以,一定要采取穿防护服,带防毒面具等防护措施。

此外,金属3D打印一般都需要惰性保护气体,比如氩气或氮气,防止加工过程中粉末氧化。这些惰性气体泄漏可能会有窒息的危险。

三、火灾风险

在3D金属加工车间,会有一些钛、铝、镁等金属粉末悬浮在空气中,达到一定浓度后,如果遇到火源,会发生燃烧产生爆炸。粉末的粒度越小,越容易燃烧。因此金属粉末的存储、加工、后处理,都要避免火源和静电。

四、网络安全问题

3D打印需要近乎理想化的成形环境,哪怕对产品微小的改动,就会对产品造成严重甚至致命的影响,而这种缺陷在外形上,有时候被常规探伤手段很难发现。试想一下,大批量需要植入人体的医疗器械,或者航空用的叶片,因为黑客的刻意攻击,修改某一点数据,或者造成激光能量波动,都可能会影响零件质量,甚至造成难以挽回的损失。


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