Metalpulvermaterialer til 3d-print

Metal 3D print er en 3D print teknologi, der bruger metalpulver til direkte at printe metaldele, også kendt som metal powder sintering (SLM). Ud over god plasticitet skal 3D-print metalpulver også opfylde kravene til finpulverpartikelstørrelse og høj partikelstørrelsesfordeling. Smal, høj sfæriskhed, god flydende og høje bulkdensitetskrav. I øjeblikket omfatter de metalpulvere, der bruges i de fleste 3D-printere, rustfrit stål, aluminiumlegeringer, kobolt-kromlegeringer, kobberlegeringer, titanlegeringer og nikkellegeringer. Jernbaserede legeringer er ingeniør Det vigtigste og mest anvendte metalmateriale i teknologien bruges mest til dannelse af komplekse strukturer og er meget udbredt i rumfart, biler, skibsbygning, maskinfremstilling og andre industrier.

Typen af ​​metalpulver og 3D-printprocessen, der bruges til at bestemme det endelige produkts egenskaber

●Rustfrit stålpulver

Relativt billige metaltrykmaterialer, omkostningseffektive, god korrosionsbestandighed, høj styrke, kan hurtigt og effektivt fremstille små partier af komplekse industrielle dele.

● Aluminiumslegeringspulver

På nuværende tidspunkt omfatter de aluminiumslegeringer, der anvendes til metal 3D-print, hovedsageligt aluminium silicium AlSi12 og AlSi10Mg. Aluminium silicium 12 er et letvægts additiv, der bruges til at fremstille metalpulvere med gode termiske egenskaber. Kombinationen af ​​silicium og magnesium gør det muligt for aluminiumslegeringer at have højere styrke. og stivhed, hvilket gør den velegnet til tyndvæggede og komplekse geometrier, især i applikationer med gode termiske egenskaber og lav vægt. Aluminiumslegeringer er den mest udbredte klasse af ikke-jernholdige strukturelle materialer i høj styrke, tæt på eller overgår højkvalitetsstål og god plasticitet. Forskning viser, at aluminiumslegeringer til 3D-print kan opnå tætte dele, små strukturer og mekaniske egenskaber, der kan sammenlignes med eller endda bedre end støbedele, og sammenlignet med traditionelle processer. Kvaliteten af ​​dele kan reduceres med 22 procent, men omkostningerne kan reduceres med 30 procent.

●Cobalt-chrom legeringspulver

På grund af dets fremragende slidstyrke og korrosionsbestandighed bruges kobolt-chromlegeringspulver til metal 3D-udskrivning almindeligvis til at printe forskellige kunstige led og ortopædiske implantater, og det bruges også inden for tandpleje.

●Kobberlegeringspulver

Med fremragende termisk og elektrisk ledningsevne kan kobber med fremragende termisk ledningsevne i termiske styringsapplikationer kombineres med designfrihed til at producere komplekse interne strukturer og konforme kølekanaler.

●Titaniumlegeringspulver

Det er meget udbredt i rumfartsområdet, ved at bruge fordelene ved 3D-print til at hjælpe med at optimere produktdesign, såsom at erstatte det originale solide legeme med en kompleks og rimelig struktur, så det færdige produkt har lavere vægt og bedre mekaniske egenskaber. Dette kan ikke kun reducere omkostningerne, men også letvægtsproduktion af hver komponent kan opnås.

●Nikkellegeringspulver

Oxidationsbestandigheden og korrosionsbestandigheden af ​​nikkellegering gør den velegnet til det barske miljø med høj temperatur og højt tryk. Når nikkellegeringen opvarmes, vil et tykt og stabilt oxidlag passiveres på overfladen af ​​legeringen for at beskytte indersiden af ​​legeringen mod korrosion. Gode ​​mekaniske egenskaber opretholdes over et bredt temperaturområde.

Hvordan pulvermaterialer bruges til 3D-print

En højenergilaserstråle, styret af 3D-modeldata, bruges til lokalt at smelte metalmatricen, mens sintring størkner pulvermetalmaterialet og automatisk lag-for-lag stabling for at generere tætte geometriske faste dele.

Sådan produceres 3D-print metalpulvere

Metalpulverfremstilling er et grundlæggende aspekt af pulvermetallurgi. Forskellige metoder, der anvendes til at fremstille metalpulvere, omfatter reduktion, elektrolyse, carbonylnedbrydning, formaling og forstøvning.

De fire mest udbredte metoder til fremstilling af metalpulvere er reduktion i fast tilstand, elektrolyse, kemisk og forstøvning.

De fleste producenter bruger elektrolyse- og reduktionsmetoder til at fremstille elementære metalpulvere. Men de er ikke egnede til fremstilling af legeringspulvere. Forstøvningsmetoden har dog en tendens til at overvinde denne begrænsning, så producenterne bruger den til fremstilling af legeringspulvere.

Elektrolyse er en anden metode, der bruges til at fremstille pulveriserede metaller. Ved at vælge den passende elektrolytsammensætning, temperatur, koncentration og strømtæthed kan forskellige metaller aflejres som svampe eller pulvere. Dette kan efterfølges af vask, tørring, reduktion, udglødet og knust. Denne metode producerer metalpulvere af meget høj renhed. Det bruges grundlæggende til stærkt ledende kobberpulver på grund af dets høje energibehov.

Forstøvningsmetode refererer til en metode til at knuse smeltet metal til partikler med en størrelse på mindre end 150 μm ved mekaniske metoder. Ifølge metoden til at knuse smeltet metal omfatter forstøvningsmetoder to-strøms forstøvning, centrifugal forstøvning, ultralydsforstøvning, vakuumforstøvning osv. Disse forstøvningsmetoder har deres egne karakteristika og er med succes blevet brugt i industriel produktion. Blandt dem har vanddampforstøvningsmetoden fordelene ved simpelt produktionsudstyr og proces, lavt energiforbrug og stor batchstørrelse og er blevet det vigtigste metalpulver. Industrielle produktionsmetoder.

Ydeevnekrav til 3D-print for metalpulvere

1. Renhed

Keramiske indeslutninger vil væsentligt reducere ydeevnen af ​​den endelige del, og disse indeslutninger har generelt et højt smeltepunkt og er svære at sintre, så der må ikke være keramiske indeslutninger i pulveret. Derudover skal ilt- og nitrogenindholdet også kontrolleres strengt. På nuværende tidspunkt er pulverfremstillingsteknologien til metal 3D-print hovedsageligt baseret på forstøvningsmetoden. Pulveret har et stort specifikt overfladeareal og er let at oxidere. I specielle anvendelsesområder såsom rumfart har kunderne strengere krav til dette indeks, såsom superlegeringer. Iltindholdet i pulver er 0.006 procent -0.018 procent, oxygenindholdet i titanlegeringspulver er 0,007 procent -0,013 procent, og oxygenindholdet i rustfrit stålpulver er 0,010 procent -0,025 procent.

2. Pulverfluiditet og bulkdensitet

Pulverfluiditet påvirker direkte ensartetheden af ​​pulverspredning under trykningsprocessen og stabiliteten af ​​pulverfremføringsprocessen. Fluiditeten er relateret til pulvermorfologien, partikelstørrelsesfordelingen og bulkdensiteten. Jo mindre andelen af ​​fint pulver er, desto bedre flydende; partikeltætheden forbliver uændret, den relative densitet øges, og pulverfluiditeten øges. Derudover vil adsorptionen af ​​vand, gas osv. på partikeloverfladen reducere pulverfluiditeten.

3. Pulverpartikelstørrelsesfordeling

Forskelligt 3D-printudstyr og formningsprocesser har forskellige krav til pulverpartikelstørrelsesfordeling. På nuværende tidspunkt er pulverpartikelstørrelsesområdet, der almindeligvis anvendes i metal 3D-print, 15-53μm (fint pulver) og 53-105μm (groft pulver). Valget af metalpulverpartikelstørrelse til 3D-print er hovedsagelig Ifølge metalprintere med forskellige energikilder er printere, der bruger laser som energikilde, egnede til at bruge 15-53μm pulver som forbrugsstoffer på grund af deres fine fokuseringspunkt og lette smeltning af fint pulver. Pulvertilførselsmetoden er lag-for-lag pulverlakering; Pulverspredningsprinteren med en elektronstråle som energikilde har en lidt tykkere fokuseringsplet, som er mere velegnet til at smelte groft pulver og er velegnet til brug af groft pulver på 53-105 μm; til printere af koaksial pulverfødetype kan partikelstørrelsen på 105-150 μm bruges pulver som forbrugsvarer.

4. Pulvermorfologi

Pulvermorfologien er tæt forbundet med pulverfremstillingsmetoden. Generelt, når metalgassen eller den smeltede væske omdannes til pulver, har formen af ​​pulverpartiklerne tendens til at være sfærisk. De fleste af pulverne fremstillet ved metoden er dendritiske. Generelt gælder det, at jo højere sfæriciteten er, desto bedre flydende er pulverpartiklerne. 3D-printet metalpulver kræver en asfæriskhed på mere end 98 procent, så pulverspredningen og pulverfremføringen er nemmere at udføre under udskrivning.

Vigtigheden af ​​3D-metalpulverudskrivning

Metalpulveret gør 3D-print hurtigere og giver mulighed for hurtig prototyping. Producenter kan også ændre design mere effektivt. Denne metode er også omkostningseffektiv, fordi metal 3D-printere kun bruger den mængde materiale, der er nødvendig for at lave den ønskede del. Gør design af komplekse maskindele let og muliggør produktion af "umulige" maskindele.