Материјали од метала у праху за 3д штампање

Метална 3Д штампа је технологија 3Д штампања која користи метални прах за директно штампање металних делова, такође познато као синтеровање металног праха (СЛМ). Поред добре пластичности, метални прах за 3Д штампање такође мора да испуњава захтеве за фину величину честица праха и високу дистрибуцију величине честица. Уске, високе сферичности, добре флуидности и високе насипне густине. Тренутно, метални прахови који се користе у већини 3Д штампача укључују нерђајући челик, легуре алуминијума, легуре кобалта и хрома, легуре бакра, легуре титанијума и легуре никла. Легуре на бази гвожђа су инжењерство Најважнији и најкоришћенији метални материјал у техници се углавном користи за формирање сложених конструкција, а има широку примену у ваздухопловству, аутомобилској, бродоградњи, машиноградњи и другим индустријама.

Врста металног праха и процес 3Д штампања који се користи за одређивање својстава финалног производа

● прах од нерђајућег челика

Релативно јефтини метални материјали за штампање, исплативи, добра отпорност на корозију, висока чврстоћа, могу брзо и ефикасно произвести мале серије сложених индустријских делова.

●Прах од легуре алуминијума

Тренутно, легуре алуминијума које се користе у металном 3Д штампању углавном укључују алуминијум силицијум АлСи12 и АлСи10Мг. Алуминијум силицијум 12 је лагани адитив који се користи за производњу металног праха са добрим термичким својствима. Комбинација силицијума и магнезијума омогућава да легуре алуминијума имају већу чврстоћу. и крутост, што га чини погодним за танкозидне и сложене геометрије, посебно у апликацијама са добрим термичким својствима и малом тежином. Легуре алуминијума су најраспрострањенија класа конструктивних материјала од обојених гвожђа са високом чврстоћом, близу или превазилазећи висококвалитетни челик и добром пластичношћу. Истраживања показују да алуминијумске легуре за 3Д штампање могу да постигну густе делове, мале структуре и механичка својства која су упоредива или чак боља од делова за ливење, а у поређењу са традиционалним процесима. Квалитет делова може бити смањен за 22 процента, али се цена може смањити за 30 одсто.

● прах легуре кобалта и хрома

Због своје одличне отпорности на хабање и отпорност на корозију, прах легуре кобалт-хрома за 3Д штампање метала најчешће се користи за штампање разних вештачких зглобова и ортопедских имплантата, а користи се и у области стоматологије.

●Прах од легуре бакра

Са одличном топлотном и електричном проводљивошћу, бакар са одличном топлотном проводљивошћу у апликацијама за управљање топлотом може се комбиновати са слободом дизајна за производњу сложених унутрашњих структура и конформних канала за хлађење.

● прах легуре титанијума

Широко се користи у области ваздухопловства, користећи предности 3Д штампања како би помогао у оптимизацији дизајна производа, као што је замена оригиналног чврстог тела сложеном и разумном структуром, тако да готов производ има мању тежину и боља механичка својства. Ово не само да може смањити трошкове, већ се може постићи и лака производња сваке компоненте.

●Прах од легуре никла

Отпорност на оксидацију и отпорност на корозију легуре никла чине га погодним за сурово окружење високе температуре и високог притиска. Када се легура никла загреје, дебео и стабилан оксидни слој ће се пасивизирати на површини легуре како би се заштитила унутрашњост легуре од корозије. Добра механичка својства се одржавају у широком температурном опсегу.

Како се прашкасти материјали користе за 3Д штампање

Ласерски сноп високе енергије, контролисан подацима 3Д модела, користи се за локално топљење металне матрице, док синтеровање учвршћује метални материјал у праху и аутоматски се слаже слој по слој да би се створили густи геометријски чврсти делови.

Како се производи метални прах за 3Д штампање

Производња металног праха је основни аспект металургије праха. Различите методе које се користе за припрему металних прахова укључују редукцију, електролизу, карбонилну декомпозицију, млевење и атомизацију.

Четири најчешће коришћене методе за производњу металног праха су редукција у чврстом стању, електролиза, хемијска и атомизација.

Већина произвођача користи методе електролизе и редукције за производњу елементарних металних прахова. Али они нису погодни за производњу прахова од легуре. Међутим, метода атомизације тежи да превазиђе ово ограничење, па је произвођачи користе за производњу прахова легуре.

Електролиза је још једна метода која се користи за производњу метала у праху. Одабиром одговарајућег састава електролита, температуре, концентрације и густине струје, различити метали се могу депоновати као сунђери или прахови. Ово може бити праћено прањем, сушењем, редукцијом, жарењем и дробљењем. Овом методом се добијају метални прахови веома високе чистоће. У основи се користи за високо проводљиве бакарне прахове због високих енергетских захтева.

Метода атомизације се односи на методу дробљења растопљеног метала у честице величине мање од 150 μм механичким методама. Према методи дробљења растопљеног метала, методе атомизације укључују двоточну атомизацију, центрифугалну атомизацију, ултразвучну атомизацију, вакуумску атомизацију итд. Ове методе атомизације имају своје карактеристике и успешно се користе у индустријској производњи. Међу њима, метода атомизације водене паре има предности једноставне производне опреме и процеса, ниске потрошње енергије и велике величине серије, и постала је главни метални прах. Методе индустријске производње.

Захтеви за перформансе 3Д штампе за металне прахове

1. Чистоћа

Керамичке инклузије ће значајно смањити перформансе завршног дела, а ове инклузије углавном имају високу тачку топљења и тешко се синтерују, тако да у праху не сме бити керамичких инклузија. Поред тога, садржај кисеоника и азота такође треба да се строго контролише. Тренутно се технологија припреме праха за металну 3Д штампање углавном заснива на методи атомизације. Прашак има велику специфичну површину и лако се оксидира. У специјалним областима примене као што је ваздухопловство, купци имају строжије захтеве за овај индекс, као што су суперлегуре. Садржај кисеоника у праху је 0.006 процената -0.018 процената, садржај кисеоника у праху легуре титанијума је 0,007 процената -0.013 процената, а садржај кисеоника у праху од нерђајућег челика је 0,010 процената -0.025 процената.

2. Флуидност и насипна густина праха

Флуидност праха директно утиче на уједначеност распростирања праха током процеса штампања и стабилност процеса уношења праха. Флуидност је повезана са морфологијом праха, дистрибуцијом величине честица и насипном густином. Што је мањи удео финог праха, то је боља његова течност; густина честица остаје непромењена, релативна густина се повећава, а флуидност праха се повећава. Поред тога, адсорпција воде, гаса итд. на површини честица ће смањити флуидност праха.

3. Расподела величине честица праха

Различита опрема за 3Д штампање и процеси обликовања имају различите захтеве за дистрибуцију честица праха. Тренутно, опсег величине честица праха који се обично користи у металном 3Д штампању је 15-53 μм (фини прах) и 53-105 μм (груби прах). Избор величине честица металног праха за 3Д штампање је углавном Према металним штампачима са различитим изворима енергије, штампачи који користе ласер као извор енергије су погодни за коришћење 15-53 μм праха као потрошног материјала због своје фине тачке фокусирања и лаког топљења финог праха. Метода снабдевања прахом је слој по слој праха; Штампач за распршивање праха са електронским снопом као извором енергије има нешто дебљу тачку за фокусирање, која је погоднија за топљење крупног праха, а погодна је за употребу крупног праха од 53-105 μм; за коаксијални штампач за пуњење праха, величина честица од 105-150 μм се може користити као потрошни материјал.

4. Морфологија праха

Морфологија праха је уско повезана са методом припреме праха. Генерално, када се метални гас или растопљена течност трансформише у прах, облик честица праха тежи да буде сферичан. Већина прахова припремљених овом методом је дендритична. Уопштено говорећи, што је већа сферичност, то је боља флуидност честица праха. Метални прах за 3Д штампање захтева асферичност већу од 98 процената, тако да се наношење праха и уношење праха лакше изводе током штампања.

Важност 3Д штампе металним прахом

Метални прах чини 3Д штампање бржим и омогућава брзу израду прототипа. Произвођачи такође могу ефикасније модификовати дизајн. Ова метода је такође исплатива јер метални 3Д штампачи користе само количину материјала која је потребна за израду жељеног дела. Олакшава пројектовање сложених машинских делова и омогућава производњу „немогућих“ машинских делова.