Metalni prah za 3d štampanje

Metalna 3D štampa je tehnologija 3D štampe koja koristi metalni prah za direktno štampanje metalnih delova, takođe poznato kao sinterovanje metalnog praha (SLM). Osim dobre plastičnosti, 3D štampanje metalnog praha mora također zadovoljiti zahtjeve fine veličine čestica praha i visoke distribucije veličine čestica. Uske, visoke sferičnosti, dobre fluidnosti i visoke nasipne gustine. Trenutno, metalni prah koji se koristi u većini 3D štampača uključuje nerđajući čelik, legure aluminijuma, legure kobalta i hroma, legure bakra, legure titana i legure nikla. Legure na bazi gvožđa su inženjerstvo Najvažniji i najkorišćeniji metalni materijal u tehnici uglavnom se koristi za formiranje složenih konstrukcija, a ima široku primenu u vazduhoplovstvu, automobilizmu, brodogradnji, mašinogradnji i drugim industrijama.

Vrsta metalnog praha i proces 3D štampanja koji se koristi za određivanje svojstava konačnog proizvoda

●Prah od nerđajućeg čelika

Relativno jeftini metalni materijali za štampanje, isplativi, dobra otpornost na koroziju, visoka čvrstoća, mogu brzo i efikasno proizvesti male serije složenih industrijskih delova.

●Prah od legure aluminijuma

Trenutno, legure aluminijuma koje se koriste u metalnom 3D štampanju uglavnom uključuju aluminijum silicijum AlSi12 i AlSi10Mg. Aluminijum silicij 12 je lagani aditiv koji se koristi za proizvodnju metalnog praha s dobrim termičkim svojstvima. Kombinacija silicijuma i magnezija omogućava legurama aluminijuma veću čvrstoću. i krutost, što ga čini pogodnim za tankozidne i složene geometrije, posebno u aplikacijama sa dobrim termičkim svojstvima i malom težinom. Aluminijske legure su najrasprostranjenija klasa obojenih konstrukcijskih materijala visoke čvrstoće, blizu ili nadmašuje visokokvalitetni čelik i dobre plastičnosti. Istraživanja pokazuju da aluminijumske legure za 3D štampanje mogu postići guste delove, male strukture i mehanička svojstva koja su uporediva ili čak bolja od delova za livenje, a u poređenju sa tradicionalnim procesima. Kvalitet delova se može smanjiti za 22 odsto, ali se može smanjiti i trošak. za 30 posto.

● prah legure kobalta i hroma

Zbog svoje odlične otpornosti na habanje i otpornost na koroziju, prah legure kobalta i hroma za metalnu 3D štampu najčešće se koristi za štampanje raznih veštačkih zglobova i ortopedskih implantata, a koristi se i u oblasti stomatologije.

●Prah od legure bakra

Sa odličnom toplotnom i električnom provodljivošću, bakar sa odličnom toplotnom provodljivošću u aplikacijama za upravljanje toplotom može se kombinovati sa slobodom dizajna za proizvodnju složenih unutrašnjih struktura i konformnih kanala za hlađenje.

●Prah od legure titanijuma

Široko se koristi u vazduhoplovstvu, koristeći prednosti 3D štampanja kako bi pomogao u optimizaciji dizajna proizvoda, kao što je zamena originalnog čvrstog tela složenom i razumnom strukturom, tako da gotov proizvod ima manju težinu i bolja mehanička svojstva. Ovo ne samo da može smanjiti troškove, već se može postići i lagana proizvodnja svake komponente.

●Prah od legure nikla

Otpornost na oksidaciju i otpornost na koroziju legure nikla čine je pogodnom za surovo okruženje visoke temperature i visokog pritiska. Kada se legura nikla zagrije, debeo i stabilan oksidni sloj će se pasivizirati na površini legure kako bi se unutrašnjost legure zaštitila od korozije. Dobra mehanička svojstva se održavaju u širokom temperaturnom rasponu.

Kako se materijali u prahu koriste za 3D štampanje

Laserski snop visoke energije, kontrolisan podacima 3D modela, koristi se za lokalno topljenje metalne matrice, dok sinterovanje učvršćuje materijal praha od metala i automatski se slaže sloj po sloj za stvaranje gustih geometrijskih čvrstih delova.

Kako proizvesti metalni prah za 3D štampanje

Proizvodnja metalnog praha je osnovni aspekt metalurgije praha. Različite metode koje se koriste za pripremu metalnog praha uključuju redukciju, elektrolizu, karbonilnu razgradnju, mljevenje i atomizaciju.

Četiri najčešće korišćene metode za proizvodnju metalnog praha su redukcija u čvrstom stanju, elektroliza, hemijska i atomizacija.

Većina proizvođača koristi metode elektrolize i redukcije za proizvodnju elementarnih metalnih prahova. Ali nisu prikladni za proizvodnju praha od legure. Međutim, metoda atomizacije teži da prevaziđe ovo ograničenje, pa je proizvođači koriste za proizvodnju praha legure.

Elektroliza je još jedna metoda koja se koristi za proizvodnju metala u prahu. Odabirom odgovarajućeg sastava elektrolita, temperature, koncentracije i gustine struje, različiti metali se mogu taložiti kao spužve ili prahovi. Nakon toga može slijediti pranje, sušenje, redukcija, žarenje i drobljenje. Ova metoda proizvodi metalni prah vrlo visoke čistoće. U osnovi se koristi za visoko provodljive bakrene prahove zbog visokih energetskih zahtjeva.

Metoda atomizacije se odnosi na metodu drobljenja rastaljenog metala u čestice veličine manje od 150 μm mehaničkim metodama. Prema načinu drobljenja rastopljenog metala, metode atomizacije uključuju dvotočnu atomizaciju, centrifugalnu atomizaciju, ultrazvučnu atomizaciju, vakuumsku atomizaciju itd. Ove metode atomizacije imaju svoje karakteristike i uspješno se koriste u industrijskoj proizvodnji. Među njima, metoda atomizacije vodene pare ima prednosti jednostavne proizvodne opreme i procesa, niske potrošnje energije i velike veličine serije, te je postala glavni metalni prah. Metode industrijske proizvodnje.

Zahtjevi za performanse 3D štampe za metalni prah

1. Čistoća

Keramičke inkluzije će značajno smanjiti performanse završnog dijela, a ove inkluzije općenito imaju visoku tačku topljenja i teško se sinteruju, tako da u prahu ne smije biti keramičkih inkluzija. Osim toga, sadržaj kisika i dušika također treba biti strogo kontroliran. Trenutno se tehnologija pripreme praha za metalnu 3D štampu uglavnom temelji na metodi atomizacije. Prašak ima veliku specifičnu površinu i lako se oksidira. U specijalnim oblastima primene kao što je vazduhoplovstvo, kupci imaju strože zahteve za ovaj indeks, kao što su superlegure. Sadržaj kiseonika u prahu je 0.006 procenata -0.018 procenata, sadržaj kiseonika u prahu legure titanijuma je 0,007 procenata -0.013 procenata, a sadržaj kiseonika u prahu od nerđajućeg čelika je 0,010 procenata -0,025 procenata.

2. Fluidnost praha i nasipna gustina

Fluidnost praha direktno utiče na ujednačenost rasprostiranja praha tokom procesa štampanja i stabilnost procesa unošenja praha. Fluidnost je povezana sa morfologijom praha, distribucijom veličine čestica i nasipnom gustinom. Što je manji udio finog praha, to je njegova fluidnost bolja; gustina čestica ostaje nepromijenjena, relativna gustina raste, a fluidnost praha raste. Osim toga, adsorpcija vode, plina itd. na površini čestica će smanjiti fluidnost praha.

3. Raspodjela veličine čestica praha

Različita oprema za 3D štampanje i procesi oblikovanja imaju različite zahtjeve za distribuciju čestica praha. Trenutno, raspon veličine čestica praha koji se obično koristi u metalnoj 3D štampi je 15-53 μm (fini prah) i 53-105 μm (grubi prah). Izbor veličine čestica metalnog praha za 3D štampanje je uglavnom Prema metalnim štampačima sa različitim izvorima energije, štampači koji koriste laser kao izvor energije su pogodni za korišćenje 15-53μm praha kao potrošnog materijala zbog svoje fine tačke fokusiranja i lakog topljenja finog praha. Metoda opskrbe prahom je sloj po sloj premazivanje prahom; Štampač za raspršivanje praha sa elektronskim snopom kao izvorom energije ima nešto deblju tačku fokusiranja, koja je pogodnija za topljenje krupnog praha, a pogodna je za upotrebu krupnog praha od 53-105 μm; za štampač sa koaksijalnim punjenjem praha, veličina čestica od 105-150 μm može se koristiti kao potrošni materijal.

4. Morfologija praha

Morfologija praha je usko povezana sa metodom pripreme praha. Generalno, kada se metalni gas ili rastopljena tečnost transformiše u prah, oblik čestica praha teži da bude sferičan. Većina prahova pripremljenih ovom metodom je dendritična. Uopšteno govoreći, što je veća sferičnost, to je bolja fluidnost čestica praha. Metalni prah za 3D štampanje zahteva asferičnost veću od 98 procenata, tako da se nanošenje praha i unošenje praha lakše izvode tokom štampanja.

Važnost 3D štampe metalnim prahom

Metalni prah čini 3D štampanje bržim i omogućava brzu izradu prototipa. Proizvođači takođe mogu efikasnije modifikovati dizajn. Ova metoda je također isplativa jer metalni 3D štampači koriste samo količinu materijala koja je potrebna za izradu željenog dijela. Olakšava projektovanje složenih mašinskih delova i omogućava proizvodnju "nemogućih" mašinskih delova.