超高真空環境向けの PEEK およびアルミニウム 3D プリント部品

超高真空環境向けの PEEK およびアルミニウム 3D プリント部品
真空環境での積層造形技術の適用は、材料の多孔性と製造技術で使用される 3D プリントのために制限されます。 「高真空および超高真空コンポーネントと容器への AM 技術の適用」と題された論文で、Diamond Light Source の研究者グループは、超高真空 (UHV) 環境で FDM によって 3D プリントされた PEEK 部品と DMLS によって 3D プリントされた金属部品をテストしました。

研究者らは、構築密度が100パーセントで、表面積がそれぞれ1.42平方センチメートルのPEEKサンプル19個をテストした。

「サプライヤーから直接届けられた未精製サンプルのテストでは、ガス放出率は1.33 x 10-6 mbar l s-1 cm-2という結果が出ました」と研究者らは述べています。イソプロピルアルコール(IPA)での超音波洗浄では、ガス放出率は1.7 x 10-6 mbar l s-1 cm-2に増加しました。 150°C で 12 時間焼成した後、ガス放出率は 3.98 x 10-11 mbar l s-1 cm-2 に大幅に増加し、UHP での使用に関する当社の仕様を満たしました。 ”

研究者らは、この結果により、機械加工された PEEK 部品と比較して、焼成時間を長くしてガス放出率を高めることができると述べています。また、同じ供給元から 7 つの部品を注文し、そのうち 5 つについて目視検査と寸法検査を実施しました。表面仕上げの悪さ、予測できない変形、予測できない部品の収縮など、いくつかの問題が特定されました。

研究者らは次のように続けた。「CMM を使用して、コンポーネントの詳細な検査レポートを取得しました。多くのフィーチャー寸法は許容範囲内でしたが、コンポーネント B、C、D は、極端な場合には最大 1 mm の変形と湾曲が見られました。コンポーネント E には反りの兆候は見られず、ほとんどの寸法は ±0.1 mm 以内でした。コンポーネント A には反りの兆候は見られませんでしたが、内径は 1 mm 未満で、外フランジ径は 0.5 mm を超えていました。」


PEEK コンポーネント 次に、DMLS を使用して金属製の容器をテストしました。最初のプロトタイプにはビルド エラーや問題がいくつかありましたが、後のバージョンで修正されました。最終的なプロトタイプが完成すると、研究者はそれを真空環境でテストします。

「試作容器の修正、接着、溶接後、10-5 mbarの真空圧が達成され、当初の仕様である10 mbarをはるかに超え、現在では10-4 mbar容器という新しい仕様を超えています」と研究者らは述べた。「容器はポンプとしてアルコールで拭き取っただけで、塗装面を焼くことはできませんでした。生産容器は2018年5月にVMXMターミナルに設置され、最初の試験の準備が整いました。これまでのところ問題は見つかっておらず、真空レベルは10-6 mbarに達しています。」

全体として、研究者らは、3D プリントは大きく進歩したが、「必ずしも理想的なソリューションではない」と結論付けた。多くの用途において、Peek のコンポーネントの品質は「標準に達していなかった」。ただし、このプロセスは安価であり、迅速な処理が可能です。 3D プリントされたコンポーネントは掃除機と互換性があり、クリーニングプロセスに耐えます。複雑なジオメトリを生成することはできますが、最終結果は予測できません。研究者らは、3DプリントされたPEEK部品は機械加工されたPEEK部品の代替品としてはまだ準備ができていないが、形状に関係なくすぐに代替品として使用できる可能性があると述べている。

「一方、DMLSはHVの従来の方法よりも速くて安価で、非常に複雑なアルミニウム真空容器を製造します」と彼らは付け加えた。「材料をステンレス鋼に変更するか、シール面をコーティングすると、金属シールを使用でき、容器を10-10 mbarのUHVアプリケーションに使用できるようになります。」

出典: Additive Light この記事の著者には、A. Stallwood、G. Duller、D. Butler が含まれます。

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