Kādi ir metāla 3D drukāšanā visbiežāk izmantotie materiāli?

No sarežģītajām degvielas sprauslām reaktīvo dzinējos līdz pielāgotiem{0}}titāna ortopēdiskiem implantiem, metāla piedevu ražošana no "futūristiska" eksperimenta ir kļuvusi par mūsdienu rūpnieciskās ražošanas stūrakmeni. Tomēr lielākajai daļai produktu vadītāju un iepirkumu speciālistu izaicinājums nav printera atrašana,{2}}bet gan navigācija arvien sarežģītākajā pieejamo sakausējumu katalogā.

Sākot ar 2024. gada sākumu, dati no Grand View Research liecina, ka, lai gan metāla AM tirgus CAGR pieaug par vairāk nekā 20%, lielākā vājā vieta joprojām ir materiālu izvēle. Nepareiza sakausējuma izvēle ne tikai rada "apakšdaļas" daļu; tas noved pie katastrofālām mehāniskām kļūmēm, izšķērdētiem budžetiem un mēnešiem ilgas aizkavēšanās-uz-tirgus grafiku.

Materiālu izvēles augstā likme metālam AM

Kāpēc "CNC domāšanas veids" nedarbojas 3D drukāšanā?

Tradicionālajā CNC apstrādē, pārejot no nerūsējošā tērauda uz alumīniju, var būt nepieciešama tikai instrumenta maiņa un ātruma regulēšana. Piedevu ražošanas (AM) pasaulē materiāls ir process. Materiāls nosaka lāzera jaudu, skenēšanas ātrumu un visu konstrukcijas siltuma pārvaldības stratēģiju.

Izvēloties nesaderīgu sakausējumu konkrētai ģeometrijai, var rasties iekšējas spriegumu plaisas, "izvirzīšanās" vai mikroskopiska porainība. Kad metāla 3D drukāšanas izmaksas uz vienu daļu ir aktuālas, šīs tehniskās kļūmes kļūst par dārgiem biznesa riskiem.

Procesa saskaņošana ar materiālu

Lai gan lielākajā daļā rūpniecisko metālu tiek izmantota selektīvā lāzerkausēšana (SLM) vai tiešā metāla lāzera saķepināšana (DMLS), materiāla izvēle bieži vien nosaka iekārtu.

SLM/DMLS: vislabāk piemērotsAlumīnija sakausējumu 3D drukaun titāns, kur augsts blīvums ir kritisks.

Saistvielu strūkla: bieži vien izmaksu ziņā{0}}efektīvāka lielām nerūsējošā tērauda partijām, ja tiek ņemta vērā saraušanās, kas rodas nākamajā krāsns saķepināšanas posmā.

Alumīnija sakausējumi: kāpēc tie ir zelta standarts vieglajam svaram

Alumīnija loma 2024. gada ražošanā

Alumīnija sakausējumu 3D drukāšana šodien ir lielākais metāla AM tirgus segments. Alumīnijs ir iecienīts tā izcilās izturības-un-svara attiecības un augstās siltumvadītspējas dēļ, un tas ir pirmā izvēle kosmosa kronšteiniem un automobiļu siltummaiņiem. Aptuveni 2,7 g/cm³ tas nodrošina svara samazinājumu par 65% salīdzinājumā ar tēraudu.

Tehniskais sadalījums: AlSi10Mg pret AlSi7Mg

Lielākā daļa rūpniecisko metāla 3D drukas piegādātāju koncentrējas uz šīm divām darba kategorijām:

Ekspertu ieskats: pasūtot alumīnija sakausējuma 3D drukas ražotājam detaļu ražošanai, vienmēr norādiet termisko apstrādi. Alumīnijs "kā-drukāts" bieži ir trausls; Pareizs spriedzes mazināšanas- vai T6 novecošanas cikls ir tas, kas faktiski atraisa materiāla strukturālo potenciālu.

Titāns: augstas veiktspējas{0}}premium opcija

Vai titāns ir izmaksu vērts?

Kad jūs meklējat atitāna metāla 3D drukas pakalpojums, jūs ieguldāt materiālā, kas atbilst augstas{0}}leģētā tērauda izturībai un ir gandrīz puse no svara. Papildus kosmosa vajadzībām tās "slepkavas lietotne" ir bioloģiskā saderība.

Pakāpju izvēle: Ti-6Al-4V pret Ti-6Al-4V ELI

Ti-6Al-4V (5. klase): sacīkšu un kosmosa komponentu standarts. Tas piedāvā augstu karstumizturību un neticamu stiepes izturību (950 MPa+).

Ti-6Al-4V ELI (23. klase): “Īpaši zemu iespiesto reklāmu” versija. Šis ir medicīniskas kvalitātes standarts implantiem un zobu tiltiem, jo ​​tas samazina piemaisījumus, kas varētu izraisīt nevēlamas bioloģiskas reakcijas.

Ekspertu ieskats: Daudzi pircēji uzskata, ka titāns ir pārāk dārgs pulvera cenas dēļ. Tomēr, izmantojot "Topoloģijas optimizāciju"-izstrādājot detaļas, kurās materiāls tiek ievietots tikai noslogotā vietā,-jūs bieži vien varat samazināt daļas svaru par 50% salīdzinājumā ar CNC-mašīnisko versiju, padarot galīgo titāna 3D drukas rūpnīcas piedāvājumu pārsteidzoši konkurētspējīgu.

Nerūsējošais tērauds: uzticams darba zirgs

Kad izvēlēties tēraudu, nevis alumīniju

Nerūsējošais tērauds ir "vispusējs" funkcionālām rūpnieciskajām daļām. Lai gan 316 L nerūsējošā tērauda 3D drukas pakalpojums ir standarts jūras un medicīnas instrumentiem, pateicoties izturībai pret koroziju, 17{5}}4 PH ir izvēle lieljaudas instrumentiem un dzinēja komponentiem.

316L: Lieliska elastība; lieliski piemērots detaļām, kurām ir jāiztur kodīgas ķīmiskas vielas vai sterilizācija.

17-4 PH: martensīta tērauds, ko var termiski apstrādāt, lai sasniegtu ārkārtēju cietību.

Ekspertu ieskats: pievērsiet uzmanību virsmas apdarei. "As-printed" nerūsējošā tērauda virsmas raupjums (Ra) ir aptuveni 10-15 mikroni. Ja jums ir nepieciešama spoguļa apdare, nodrošiniet, lai jūsu metāla piedevu ražošanas pakalpojumam ir iekšējās CNC apstrādes vai elektropulēšanas iespējas.

Misiņš un vara sakausējumi: virzība uz atstarošanās izaicinājumu

Vara un misiņa 3D drukas uzplaukums

uz ilgu laiku,3D drukas misiņšun tīrs varš bija nozares "neiespējamais uzdevums", jo šie metāli atstaro lāzera enerģiju atpakaļ iekārtā, potenciāli iznīcinot optiku.

Taču līdz ar lieljaudas{0}}šķiedru lāzeru un zaļo lāzeru tehnoloģiju parādīšanos specializēti misiņa 3D drukāšanas detaļu piegādātāji tagad var ražot augstas -vadītspējas daļas šādiem nolūkiem:

Elektriskie savienotāji un indukcijas spoles.

Luksusa dekoratīvā aparatūra.

Augstas{0}}efektivitātes siltuma izlietnes.

Kopsavilkuma salīdzinājums: Materiāla veiktspējas matrica

Atbilstība un noteikumi: nav{0}}apspriežami

Ja meklējat avotus regulētai nozarei, jūsu pielāgotajai metāla 3D drukas rūpnīcai ir jānodrošina vairāk nekā tikai daļa. Viņiem ir jānodrošina papīra taka:

ISO 13485 / AS9100: būtisks attiecīgi medicīnas un kosmosa jomā.

Materiālu pārbaudes ziņojumi (MTR): pierādījums tam, ka pulvera ķīmiskā sastāva atbilst specifikācijai.

Density Verification: Typically, industrial-grade parts should be >99,5% blīvs, lai nodrošinātu noguruma kalpošanas laiku.