Koji su materijali koji se najčešće koriste u metalnom 3D ispisu?

Od složenih mlaznica za gorivo u mlaznim motorima do prilagođenih-ortopedskih implantata od titana, proizvodnja metalnih aditiva prešla je iz "futurističkog" eksperimenta u kamen temeljac moderne industrijske proizvodnje. Međutim, za većinu voditelja proizvoda i stručnjaka za nabavu izazov nije pronaći pisač-nego navigacija kroz sve složeniji katalog dostupnih legura.

Od početka 2024., podaci iz istraživanja Grand View Researcha sugeriraju da, iako tržište metalnih AM raste CAGR-om od preko 20%, najveće usko grlo ostaje izbor materijala. Odabir krive legure ne rezultira samo "slabim" dijelom; to dovodi do katastrofalnog mehaničkog kvara, uzaludnog proračuna i mjesecima odgođenog rasporeda odlaska-na-tržište.

Visoki ulozi pri odabiru materijala u metalu AM

Zašto "CNC način razmišljanja" ne funkcionira za 3D ispis

U tradicionalnoj CNC obradi, prijelaz s nehrđajućeg čelika na aluminij može zahtijevati samo promjenu alata i podešavanje brzine. U svijetu aditivne proizvodnje (AM), materijal je proces. Materijal diktira snagu lasera, brzinu skeniranja i cjelokupnu strategiju upravljanja toplinom građevine.

Odabir nekompatibilne legure za određenu geometriju može dovesti do pukotina unutarnjeg naprezanja, "iskrivljenosti" ili mikroskopske poroznosti. Kada je trošak metalnog 3D ispisa po dijelu u pitanju, ti tehnički kvarovi postaju skupi poslovni rizici.

Usklađivanje procesa s materijalom

Dok većina industrijskih metala koristi selektivno lasersko taljenje (SLM) ili izravno lasersko sinterovanje metala (DMLS), izbor materijala često diktira stroj.

SLM/DMLS: Najbolje za3D printanje aluminijskih legurai titana gdje je visoka gustoća kritična.

Mlaz veziva: često isplativije-za velike serije nehrđajućeg čelika, pod uvjetom da uzmete u obzir skupljanje do kojeg dolazi tijekom sljedeće faze sinteriranja u peći.

Aluminijske legure: zašto su zlatni standard za laganu težinu

Uloga aluminija u proizvodnji 2024

3D ispis aluminijskih legura danas predstavlja najveći obujam segmenta metalnog AM tržišta. Omiljen zbog svog izuzetnog omjera-i-težine i visoke toplinske vodljivosti, aluminij je prvi izbor za nosače u zrakoplovstvu i automobilske izmjenjivače topline. S otprilike 2,7 g/cm³ nudi smanjenje težine od 65% u usporedbi s čelikom.

Tehnička analiza: AlSi10Mg naspram AlSi7Mg

Većina dobavljača industrijskog metalnog 3D ispisa usredotočuje se na ove dvije vrste radnih konja:

Stručni uvid: Kada proizvođaču 3D ispisa od aluminijske legure naručujete proizvodnju dijelova, uvijek navedite toplinsku obradu. "Kakav-tiskan" aluminij je često krt; pravilno-ublažavanje stresa ili T6 ciklus starenja je ono što zapravo otključava strukturni potencijal materijala.

Titanium: vrhunska-opcija visokih performansi

Je li titan vrijedan cijene?

Kada tražite ausluga 3D ispisa metalnog titana, ulažete u materijal koji odgovara čvrstoći visoko{0}}legiranog čelika s gotovo upola manjom težinom. Osim zrakoplovstva, njegova "ubojita aplikacija" je biokompatibilnost.

Odabir stupnja: Ti-6Al-4V naspram Ti-6Al-4V ELI

Ti-6Al-4V (razred 5): Standard za trkaće i zrakoplovne komponente. Nudi visoku otpornost na toplinu i nevjerojatnu vlačnu čvrstoću (950MPa+).

Ti-6Al-4V ELI (razred 23): verzija "Extra Low Interstitials". Ovo je medicinski standard za implantate i zubne mostove jer smanjuje nečistoće koje bi mogle uzrokovati štetne biološke reakcije.

Uvid stručnjaka: Mnogi kupci pretpostavljaju da je titan preskup zbog cijene praha. Međutim, upotrebom "optimizacije topologije"-dizajniranja dijelova koji stavljaju materijal samo tamo gdje je opterećenje-često možete smanjiti težinu dijela za 50% u usporedbi s CNC-strojnom verzijom, čineći konačnu tvorničku ponudu za uslugu 3D ispisa od titana iznenađujuće konkurentnom.

Nehrđajući čelik: pouzdan radni konj

Kada odabrati čelik umjesto aluminija

Nehrđajući čelik je "-svestrani" za funkcionalne industrijske dijelove. Dok je usluga 3D ispisa od nehrđajućeg čelika 316L standard za pomorske i medicinske alate zbog otpornosti na koroziju, 17-4 PH je izbor za teške alate i komponente motora.

316L: Izvrsna rastezljivost; savršen za dijelove koji moraju izdržati korozivne kemikalije ili sterilizaciju.

17-4 PH: martenzitni čelik koji se može toplinski obrađivati ​​kako bi se postigla iznimna tvrdoća.

Uvid stručnjaka: Vodite računa o završnoj obradi površine. "O-otisnut" nehrđajući čelik ima površinsku hrapavost (Ra) od oko 10-15 mikrona. Ako vam je potrebna zrcalna završna obrada, osigurajte da vaša služba za proizvodnju metalnih aditiva ima vlastite mogućnosti CNC strojne obrade ili elektropoliranja.

Mjed i legure bakra: snalaženje u izazovu reflektivnosti

Uspon 3D ispisa bakra i mesinga

Dugo vremena,3D ispis mesingaa čisti bakar bio je "nemoguć zadatak" industrije jer ti metali reflektiraju lasersku energiju natrag u stroj, potencijalno uništavajući optiku.

Međutim, s pojavom visoko{0}}fiber lasera i zelene laserske tehnologije, specijalizirani dobavljači dijelova za 3D ispis od mesinga sada mogu proizvoditi dijelove visoke-vodljivosti za:

Električni priključci i indukcijski svici.

Luksuzni ukrasni okovi.

Visoko{0}}učinkoviti odvodnici topline.

Sažetak usporedbe: Matrica performansi materijala

Sukladnost i propisi: nema-pregovaranja

Ako nabavljate za reguliranu industriju, vaša tvornica za metalni 3D ispis po narudžbi mora pružiti više od samog dijela. Moraju osigurati papirnati trag:

ISO 13485 / AS9100: Neophodan za medicinu i zrakoplovstvo.

Izvješća o ispitivanju materijala (MTR): Dokaz da kemijski sastav praha odgovara specifikaciji.

Density Verification: Typically, industrial-grade parts should be >99,5% gustoće kako bi se osigurala izdržljivost.