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金屬3D打印存在哪些安全問題?
【機床商務網(wǎng)欄目 科技動態(tài)】3D打印技術正在快速改變傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式,作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),美國、德國等發(fā)達國家高度重視并積極推廣該技術。當然我國的3D打印技術也在不斷的發(fā)展,在2017年的達沃斯論壇中國國家主席就在發(fā)表題為《共擔時代責任 共促發(fā)展》的主旨演講中就提到3D打印、人工智能等新技術不斷涌現(xiàn),但尚未形成新的經(jīng)濟增長點。不少專家認為,以數(shù)字化、網(wǎng)絡化、個性化、定制化為特點的3D打印技術為代表的新制造技術將推動第三次工業(yè)革命。
金屬零件3D打印技術作為整個3D打印體系中為前沿和有潛力的技術,是先進制造技術的重要發(fā)展方向。隨著科技發(fā)展及推廣應用的需求,利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發(fā)展方向。那么,在進行金屬3D打印時,我們應該注意哪些安全問題呢?
一、內(nèi)部缺陷較難避免
3D打印金屬零件內(nèi)部缺陷是怎樣產(chǎn)生的呢?
3D金屬打印一般是靠激光或電子束逐層融化金屬粉末的方式制造零件,由于3D打印的金屬粉末很小,一般為15微米至100微米之間,當激光或電子束照射金屬粉末,粉末融化甚至氣化,形成氣體流動,導致成形路徑附近的粉末被沖走,可能造成臨近粉末成形時會有微小的孔隙和缺陷。
此外,打印整個過程中的熱量分布比較難控制,因此制造出的零件內(nèi)有可能存在未融化粉末。再加上,激光或電子束的能量波動,粉末大小的不一致,零件本身的結(jié)構(gòu)突變等等,也會通過影響熱量分布的變化,造成零件產(chǎn)生缺陷。
為了避免融化過程中粉末被氧化,一般需要充入惰性氣體,或者將成形艙抽真空,但惰性氣體濃度和真空腔的真空度,不會是的100%,難免會有一部分被氧化。
因此3D打印零件的內(nèi)部缺陷是較難避免的,缺陷出現(xiàn)的地方和缺陷大小也難以控制。
二、對健康的影響
操作3D打印機,或者進行后處理的工人,需要接觸金屬粉末,這些粉末都不到100微米,能很容易地進入肺部,或者進入粘膜,造成呼吸道或者神經(jīng)方面損傷。所以,一定要采取穿防護服,帶防毒面具等防護措施。
此外,金屬3D打印一般都需要惰性保護氣體,比如氬氣或氮氣,防止加工過程中粉末氧化。這些惰性氣體泄漏可能會有窒息的危險。
三、火災風險
在3D金屬加工車間,會有一些鈦、鋁、鎂等金屬粉末懸浮在空氣中,達到一定濃度后,如果遇到火源,會發(fā)生燃燒產(chǎn)生爆炸。粉末的粒度越小,越容易燃燒。因此金屬粉末的存儲、加工、后處理,都要避免火源和靜電。
四、網(wǎng)絡安全問題
3D打印需要近乎理想化的成形環(huán)境,哪怕對產(chǎn)品微小的改動,就會對產(chǎn)品造成嚴重甚至致命的影響,而這種缺陷在外形上,有時候被常規(guī)探傷手段很難發(fā)現(xiàn)。試想一下,大批量需要植入人體的醫(yī)療器械,或者航空用的葉片,因為黑客的刻意攻擊,修改某一點數(shù)據(jù),或者造成激光能量波動,都可能會影響零件質(zhì)量,甚至造成難以挽回的損失。
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