Структурно-технологические основы формирования сетчатого каркаса, полученного селективным лазерным плавлением TiNi
Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech
Статья в выпуске: 3 т.30, 2026 года.
Бесплатный доступ
Работа направлена на установление закономерностей влияния основных структурных и технологических факторов на макро и микрогеометрию сетчатых конструкций на основе порошка TiNi, полученных селективным лазерным плавлением, а также разработку двухступенчатой методики постобработки, обеспечивающей снижение шероховатости перемычек сетчатых конструкций. Определен гранулометрический и химический состав исходного порошка TiNi. Выращивание образцов производилось на установке Realizer SLM50. Для определения рациональных режимов сплавления был проведен полный факторный эксперимент с варьированием мощности лазерного излучения P, времени выдержки t и расстояния между точками L. Геометрические характеристики и точность конструкций оценивались методами оптической, сканирующей электронной микроскопии и микрофокусной томографии. Для снижения шероховатости применялась комбинированная постобработка, сочетающая виброабразивную галтовку и химическое полирование. В работе использовался порошок TiNi фракцией 5–63 мкм. Получено уравнение регрессии зависимости ширины трека от технологических параметров селективного лазерного плавления (СЛП). Определен рациональный режим, обеспечивающий минимальные отклонения от цифровой модели (P = 37,5 Вт; L = 15 мкм; t = 20 мкс). На данном режиме получены сетчатые конструкции с шириной перемычки 100 мкм с отклонениями от диаметра 0,02 мм и общим отклонением от 3Dмодели не более 0,05 мм. Установлено, что двухступенчатая постобработка, включающая виброгалтовку для удаления частично спеченных частиц и последующее химическое полирование, позволяет снизить шероховатость поверхности в 12 раз с Rz 25 до 2 мкм, а также время обработки в 5 раз.Предложенный подход к выбору режимов СЛП и постобработки позволяет изготавливать гибкие сетчатые каркасы из TiNi с высокими требованиями к геометрической точности и качеству поверхности.
Короткий адрес: https://sciup.org/146283407
IDS: 146283407 | УДК: 531/534: [57+61] | DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2026.3.10
Structural and technological fundamentals of forming a lattice framework produced by selective laser melting of Ti-Ni
This study aims to determine how the main structural and process factors affect the macro and microgeometry of TiNi powderbased lattice structures produced by selective laser melting, and to develop a twostage postprocessing technique that reduces the roughness of latticestructure struts. The particlesize distribution and chemical composition of the initial TiNi powder were determined. The specimens were built on a Realizer SLM50 system. To determine rational SLM processing regimes, a full factorial experiment was conducted with variation of laser power P, exposure time t, and point spacing L. The geometric characteristics and accuracy of the structures were assessed by optical microscopy, scanning electron microscopy, and microfocus tomography. To reduce roughness, combined postprocessing was used, combining vibratory abrasive tumbling and chemical polishing. TiNi powder with a particlesize range of 563 μm was used in the study. A regression equation was obtained for the dependence of track width on the SLM process parameters. The preferred parameter set ensuring minimum deviations from the digital model was determined (P = 37.5 W; L = 15 μm; t = 20 μs). With this parameter set, lattice structures with a strut width of 100 μm were produced, with diameter deviations of 0.02 mm and an overall deviation from the 3D model of no more than 0.05 mm. It was established that twostage postprocessing, including vibratory tumbling to remove partially sintered particles followed by chemical polishing, reduces surface roughness by a factor of 12, from Rz 25 to 2 μm, and also the treatment time by 5 times The proposed approach to selecting SLM processing regimes and postprocessing makes it possible to manufacture flexible TiNi lattice frameworks with high requirements for geometric accuracy and surface quality.
