Metallist pulbermaterjalid 3D-printimiseks

Metallist 3D-printimine on 3D-printimise tehnoloogia, mis kasutab metallosade otseprintimiseks metallipulbrit, mida tuntakse ka kui metallipulbri paagutamist (SLM). Lisaks heale plastilisusele peab 3D-printimise metallipulber vastama ka peene pulbri osakeste suuruse ja suure osakeste suuruse jaotuse nõuetele. Kitsas, kõrge sfäärilisuse, hea voolavuse ja kõrge puistetiheduse nõuded. Praegu on enamikus 3D-printerites kasutatavad metallipulbrid roostevaba teras, alumiiniumisulamid, koobalt-kroomsulamid, vasesulamid, titaanisulamid ja niklisulamid. Rauapõhised sulamid on inseneriteadused Tehnoloogias kõige olulisemat ja enimkasutatavat metallmaterjali kasutatakse enamasti keerukate konstruktsioonide moodustamiseks ning seda kasutatakse laialdaselt lennunduses, autotööstuses, laevaehituses, masinate tootmises ja muudes tööstusharudes.

Lõpptoote omaduste määramiseks kasutatud metallipulbri tüüp ja 3D-printimise protsess

●Roostevabast terasest pulber

Suhteliselt odavad metallitrükimaterjalid, kulutõhusad, hea korrosioonikindlus, kõrge tugevus, suudavad kiiresti ja tõhusalt valmistada keerulisi tööstuslikke detaile väikestes partiides.

●Alumiiniumisulamist pulber

Praegu on metallide 3D-printimisel kasutatavate alumiiniumisulamite hulgas peamiselt alumiiniumräni AlSi12 ja AlSi10Mg. Alumiiniumräni 12 on kerge lisand, mida kasutatakse heade termiliste omadustega metallipulbrite tootmiseks. Räni ja magneesiumi kombinatsioon võimaldab alumiiniumisulamitel saada suuremat tugevust. ja jäikus, mistõttu sobib see õhukeseseinaliste ja keerukate geomeetriate jaoks, eriti heade soojusomaduste ja väikese kaaluga rakendustes. Alumiiniumsulamid on kõige laialdasemalt kasutatav värviliste konstruktsioonimaterjalide klass kõrge tugevusega, kõrgekvaliteedilisele terasele lähedane või parem ja hea plastilisus. Uuringud näitavad, et 3D-printimiseks kasutatavate alumiiniumisulamitega on võimalik saavutada tihedaid osi, väikeseid struktuure ja mehaanilisi omadusi, mis on võrreldavad või isegi paremad kui valamise osad, ning võrreldes traditsiooniliste protsessidega. Osade kvaliteeti saab vähendada 22 protsenti, kuid kulusid saab vähendada. 30 protsendi võrra.

● Koobalt-kroomisulamist pulber

Suurepärase kulumis- ja korrosioonikindluse tõttu kasutatakse metalli 3D-printimiseks mõeldud koobalt-kroomisulamist tavaliselt erinevate kunstliigeste ja ortopeediliste implantaatide printimiseks ning seda kasutatakse ka hambaravis.

● Vasesulamist pulber

Suurepärase soojus- ja elektrijuhtivusega vaske, millel on suurepärane soojusjuhtivus soojusjuhtimise rakendustes, saab kombineerida disainivabadusega, et toota keerulisi sisekonstruktsioone ja konformseid jahutuskanaleid.

● Titaanisulami pulber

Seda kasutatakse laialdaselt kosmosetööstuses, kasutades 3D-printimise eeliseid, et aidata optimeerida toote disaini, näiteks asendades originaalse tahke korpuse keerulise ja mõistliku struktuuriga, nii et valmistootel on väiksem kaal ja paremad mehaanilised omadused. See ei vähenda mitte ainult kulusid, vaid ka iga komponendi kerget tootmist.

●Niklisulamist pulber

Niklissulami oksüdatsioonikindlus ja korrosioonikindlus muudavad selle sobivaks kõrge temperatuuri ja kõrge rõhuga karmi keskkonna jaoks. Niklissulami kuumutamisel passiveeritakse sulami pinnale paks ja stabiilne oksiidikiht, et kaitsta sulami sisemust korrosiooni eest. Head mehaanilised omadused säilivad laias temperatuurivahemikus.

Kuidas pulbermaterjale 3D-printimiseks kasutatakse

Metallmaatriksi lokaalseks sulatamiseks kasutatakse suure energiaga laserkiirt, mida juhivad 3D-mudeli andmed, samal ajal kui paagutamine tahkub pulbermetalli materjali ja virnastatakse automaatselt kihtide kaupa, et tekitada tihedaid geomeetrilisi tahkeid osi.

Kuidas toota 3D-printimise metallipulbreid

Metallipulbri tootmine on pulbermetallurgia põhiaspekt. Metallipulbrite valmistamiseks kasutatavad erinevad meetodid hõlmavad redutseerimist, elektrolüüsi, karbonüüli lagunemist, jahvatamist ja pihustamist.

Metallipulbrite tootmiseks on neli kõige laialdasemalt kasutatavat meetodit tahkis-redutseerimine, elektrolüüs, keemiline ja pihustamine.

Enamik tootjaid kasutab elementaarsete metallipulbrite tootmiseks elektrolüüsi ja redutseerimise meetodeid. Kuid need ei sobi sulamipulbrite tootmiseks. Pihustamise meetod kipub aga seda piirangut ületama, mistõttu tootjad kasutavad seda sulamipulbrite tootmiseks.

Elektrolüüs on teine ​​meetod, mida kasutatakse pulbriliste metallide tootmiseks. Valides sobiva elektrolüüdi koostise, temperatuuri, kontsentratsiooni ja voolutiheduse, saab erinevaid metalle ladestada käsnade või pulbritena. Sellele võib järgneda pesemine, kuivatamine, redutseerimine, lõõmutamine ja purustamine. Selle meetodiga saadakse väga kõrge puhtusastmega metallipulbrid. Põhimõtteliselt kasutatakse seda kõrge juhtivusega vasepulbrite jaoks selle kõrge energiavajaduse tõttu.

Pihustamise meetod viitab sulametalli purustamise meetodile mehaaniliste meetoditega osakesteks, mille suurus on väiksem kui 150 μm. Vastavalt sulametalli purustamise meetodile hõlmavad pihustusmeetodid kahevoolulist pihustamist, tsentrifugaalpihustamist, ultrahelipihustamist, vaakumpihustamist jne. Nendel pihustusmeetoditel on oma omadused ja neid on edukalt kasutatud tööstuslikus tootmises. Nende hulgas on veeauru pihustamise meetodi eelisteks lihtsad tootmisseadmed ja -protsess, madal energiatarbimine ja suur partii suurus ning sellest on saanud peamine metallipulber. Tööstuslikud tootmismeetodid.

3D-printimise jõudlusnõuded metallipulbritele

1. Puhtus

Keraamilised lisandid vähendavad märkimisväärselt viimase osa jõudlust ja neil on üldiselt kõrge sulamistemperatuur ja neid on raske paagutada, seega ei tohi pulbris olla keraamilisi lisandeid. Lisaks tuleb rangelt kontrollida ka hapniku- ja lämmastikusisaldust. Praegu põhineb metallide 3D-printimise pulbri valmistamise tehnoloogia peamiselt pihustusmeetodil. Pulbril on suur eripind ja seda on lihtne oksüdeeruda. Spetsiaalsetes rakendusvaldkondades, nagu lennundus, on klientidel selle indeksi suhtes rangemad nõuded, nagu supersulamid. Pulbri hapnikusisaldus on 0.006 protsenti -0.018 protsenti, on titaanisulami pulbri hapnikusisaldus 0,007 protsenti -0,013 protsenti ja roostevaba terase pulbri hapnikusisaldus 0,010 protsenti -0,025 protsenti.

2. Pulbri voolavus ja puistetihedus

Pulbri voolavus mõjutab otseselt pulbri levimise ühtlust printimisprotsessi ajal ja pulbri etteandmisprotsessi stabiilsust. Sujuvus on seotud pulbri morfoloogia, osakeste suuruse jaotuse ja puistetihedusega. Mida väiksem on peene pulbri osakaal, seda parem on selle voolavus; osakeste tihedus jääb muutumatuks, suhteline tihedus suureneb ja pulbri voolavus suureneb. Lisaks vähendab vee, gaasi jne adsorptsioon osakeste pinnale pulbri voolavust.

3. Pulbri osakeste suuruse jaotus

Erinevatel 3D-printimisseadmetel ja vormimisprotsessidel on pulbriosakeste suuruse jaotusele erinevad nõuded. Praegu on metallist 3D-printimisel tavaliselt kasutatav pulbriosakeste suurusvahemik 15-53μm (peen pulber) ja 53-105μm (jäme pulber). Metallipulbri osakeste suuruse valik 3D-printimisel on peamiselt Erinevate energiaallikatega metalliprinterite sõnul sobivad laserit energiaallikana kasutavad printerid kulumaterjalina 15-53μm pulbri kasutamiseks oma peene teravustamiskoha ja hõlpsa sulamise tõttu. peenest pulbrist. Pulbri etteande meetod on kiht-kihiline pulbervärvimine; Energiaallikaks elektronkiirega pulberjaotusprinter on veidi paksema fookuspunktiga, mis sobib pigem jämeda pulbri sulatamiseks ja sobib jämeda pulbri 53-105 μm kasutamiseks; koaksiaalse pulbri etteandega printeri puhul saab kulumaterjalina kasutada osakeste suurust 105-150 μm.

4. Pulbermorfoloogia

Pulbri morfoloogia on tihedalt seotud pulbri valmistamise meetodiga. Üldiselt, kui metalligaas või sulavedelik muudetakse pulbriks, kipub pulbriosakeste kuju olema sfääriline. Enamik meetodil valmistatud pulbritest on dendriitsed. Üldiselt võib öelda, et mida suurem on sfäärilisus, seda parem on pulbriosakeste voolavus. 3D-printimise metallipulber nõuab enam kui 98-protsendilist asfäärilisust, nii et pulbri puistamine ja pulbri etteandmine on printimise ajal hõlpsamini teostatav.

3D-metalli pulberprintimise tähtsus

Metallipulber muudab 3D-printimise kiiremaks ja võimaldab kiiret prototüüpimist. Tootjad saavad ka disainilahendusi tõhusamalt muuta. See meetod on ka kuluefektiivne, kuna metallist 3D-printerid kasutavad ainult soovitud detaili valmistamiseks vajaliku koguse materjali. Teeb keerukate masinaosade projekteerimise lihtsaks ja võimaldab toota "võimatuid" masinaosi.