La stampa 3D , nota anche come produzione additiva, ha rivoluzionato l'industria manifatturiera offrendo un modo innovativo per produrre geometrie complesse e strato di parti per strato. Man mano che la tecnologia avanza, La stampa 3D in metallo ha acquisito una significativa attenzione grazie alla sua capacità di produrre componenti durevoli e ad alta resistenza in una varietà di settori, dall'aerospaziale ai dispositivi medici. Questo articolo esplorerà i diversi materiali utilizzati nella stampa 3D in metallo , spiegando le loro caratteristiche, i vantaggi e i casi di miglior uso.

Introduzione alla stampa 3D in metallo

La stampa 3D in metallo è un termine ombrello che comprende diversi processi di produzione additivi specifici per la creazione di parti metalliche. Questi processi sono in genere caratterizzati dalla costruzione di parti di parti per strato usando polveri in metallo, filamenti o fili, che sono fusi insieme all'aiuto di tecniche avanzate come la fusione laser selettiva (SLM) o la sinterizzazione del laser metallico diretto (DML) . Questi metodi consentono ai produttori di creare parti con geometrie complesse che sarebbero difficili o impossibili da produrre utilizzando metodi di produzione tradizionali.

Nella stampa 3D in metallo, i materiali vengono spesso elaborati attraverso la sinterizzazione, la saldatura o lo scioglimento, con la tecnologia di fusione a letti in polvere che è un metodo comunemente usato. Questo articolo si concentrerà su quattro dei materiali più utilizzati nella stampa 3D in metallo - acciaio privo di malattie, acciai per utensili, titanio e Inconel® 625 - ed esplorare le loro applicazioni, benefici e i processi coinvolti nella stampa con questi materiali.

1. Acciaio inossidabile

Panoramica

L'acciaio inossidabile è uno dei materiali più popolari utilizzati nella stampa 3D in metallo grazie alla sua eccellente resistenza alla corrosione, ad alta resistenza e finitura liscia. Questo materiale è comunemente usato in applicazioni aerospaziali, automobilistiche, hardware militare e mediche. Le parti stampate in acciaio inossidabile possono presentare una resistenza superiore rispetto alle parti prodotte utilizzando metodi di produzione tradizionali, rendendolo una scelta ideale per applicazioni esigenti.

Tipi di acciaio inossidabile nella stampa 3D

L'acciaio inossidabile utilizzato nella stampa 3D è disponibile in diversi gradi e leghe. La lega in acciaio inossidabile più comunemente usato nella stampa 3D in metallo è 316L, nota per la sua duttilità e un'eccellente resistenza alla corrosione. Contiene il 66-70% di ferro, insieme al 16-18% di cromo, all'11-14% di nichel e al 2-3% di molibdeno, con un basso contenuto di carbonio. Questa lega è particolarmente resistente all'ossidazione e alla corrosione, rendendola una scelta migliore per le parti esposte ad ambienti difficili.

Altre leghe in acciaio inossidabile utilizzate nella stampa 3D in metallo includono:

• 304L: Noto per la sua buona resistenza alla corrosione e saldabilità, adatte a applicazioni per scopi generali.

• 17-4 pH : un acciaio inossidabile che sostiene le precipitazioni con alta resistenza e resistenza alla corrosione.

• 15-5 pH : un altro acciaio che sostiene le precipitazioni con proprietà simili a 17-4 pH ma con resistenza migliorata.

Vantaggi dell'acciaio inossidabile nella stampa 3D

• Resistenza e durata : l'acciaio inossidabile offre un'elevata resistenza meccanica, rendendolo ideale per le parti esposte allo stress.

• Resistenza alla corrosione : il contenuto di cromo garantisce un'eccellente resistenza alla corrosione, in particolare in ambienti acidi o salini.

• Appeal estetico : le parti in acciaio inossidabile stampate utilizzando metodi di stampa 3D in metallo possono ottenere finiture lisce, rendendo visivamente accattivanti.

Applicazioni

L'acciaio inossidabile viene utilizzato in una varietà di settori, tra cui le parti aerospaziale per le parti della turbina, automobili per i componenti di scarico e medicina per impianti e strumenti chirurgici. La capacità del materiale di gestire temperature elevate e resistere alla corrosione è preziosa in queste applicazioni.

2. Acciai per utensili

Panoramica

Gli acciai per utensili sono un gruppo di leghe a base di ferro caratterizzate dall'alto contenuto di carbonio e dalla presenza di elementi legati come tungsteno, cromo, vanadio e molibdeno. Questi acciai sono rinomati per la loro durezza, resistenza all'usura e capacità di trattenere la forza a temperature elevate. Pertanto, gli acciai per utensili vengono spesso utilizzati nella produzione di strumenti e stampi che richiedono durata e precisione.

Tipi di acciai per utensili nella stampa 3D

Diversi tipi di acciai per utensili vengono utilizzati nella stampa 3D in metallo , tra cui:

• Acciaio per utensili D2 : un acciaio ad alto contenuto di carbonio e ad alto rischio noto per la sua durezza e resistenza all'usura, ideale per utensili da taglio e stampi.

• Acciaio per utensili M2 : un acciaio ad alta velocità utilizzato negli utensili da taglio e nelle attrezzature di perforazione.

• Acciaio per utensili H13 : un acciaio per utensili a caldo che mantiene la sua durezza e resistenza anche a temperature elevate, comunemente usata negli stampi da stampo.

• 1.2709: Un acciaio ad alta resistenza e bassa lega comunemente utilizzato per stampi e utensili a iniezione.

Vantaggi degli acciai per utensili nella stampa 3D

• Elevata durezza : gli acciai per utensili offrono una durezza eccezionale e una resistenza all'usura, rendendoli ideali per parti che subiscono attrito significativo o stress meccanico.

• Stabilità termica : questi acciai mantengono la loro resistenza ad alte temperature, il che è cruciale per i componenti utilizzati nelle applicazioni di lavoro a caldo.

• Precisione e durata : gli acciai per utensili sono perfetti per la produzione di stampi, utensili da taglio e altre parti ad alta precisione che richiedono durata e resistenza all'usura.

Applicazioni

Gli acciai per utensili sono essenziali in settori come automobili, aerospaziali e manifatturieri. Sono usati per creare utensili da taglio, stampi, stampi e altri componenti di utensili che devono resistere a temperature elevate e indossare nel tempo.

3. Titanio

Panoramica

Il titanio è un altro materiale ampiamente usato nella stampa 3D in metallo , noto per la sua resistenza, basso peso ed eccellente resistenza alla corrosione. Viene ampiamente utilizzato nelle industrie aerospaziali e mediche a causa della sua capacità di resistere ad alti carichi meccanici pur rimanendo leggeri. Inoltre, le leghe di titanio offrono una resistenza alla corrosione superiore rispetto all'acciaio inossidabile, rendendole ideali per applicazioni in ambienti difficili.

Tipi di titanio nella stampa 3D

Le leghe di titanio più comuni utilizzate nella stampa 3D in metallo includono:

• TI-6AL-4V : la lega di titanio più utilizzata nella stampa 3D in metallo , nota per la sua alta resistenza, basso peso e buona resistenza alla corrosione.

• CP-TI (titanio commercialmente puro): un grado di titanio con eccellente resistenza alla corrosione ma una resistenza inferiore rispetto alle leghe.

• Beta 21s : una lega di titanio con alta resistenza e resistenza alla fatica, spesso utilizzata nelle applicazioni aerospaziali.

• TA15 : una lega di titanio con eccezionale resistenza a fatica, comunemente usata nelle applicazioni aerospaziali e mediche.

Vantaggi del titanio nella stampa 3D

• Leggero : il titanio è significativamente più leggero della maggior parte dei metalli, rendendolo ideale per le applicazioni in cui la riduzione del peso è fondamentale.

• Rapporto elevato di resistenza-peso : le leghe di titanio offrono una resistenza superiore mantenendo un peso basso, una caratteristica critica nei campi aerospaziali e medici.

• Resistenza alla corrosione : il titanio offre un'eccellente resistenza alla corrosione, specialmente in ambienti difficili come l'acqua di mare o gli ambienti acidi.

Applicazioni

Il titanio è utilizzato in aerospaziale per i componenti degli aeromobili, in medicina per impianti e protesi e in automobili per parti di prestazioni. La sua natura alta e leggera lo rendono un materiale versatile per le industrie che richiedono prestazioni e affidabilità.

4. Inconel® 625

Panoramica

Inconel® 625 è una superloy a base di nichel noto per la sua eccezionale resistenza e resistenza all'ossidazione e alla corrosione. Può mantenere la sua forza e le sue proprietà anche ad alte temperature, rendendolo ideale per ambienti estremi come industrie marine, energetiche e di trasformazione chimica. Inconel® 625 è altamente resistente all'ossidazione, rendendolo adatto a parti che saranno esposte a sostanze chimiche aggressive, alte temperature e corrosione.

Vantaggi di Inconel® 625 nella stampa 3D

• Alta resistenza : Inconel® 625 mantiene la sua resistenza anche a temperature fino a 1.000 ° C (1.832 ° F), rendendolo ideale per applicazioni ad alte prestazioni.

• Resistenza alla corrosione : la sua resistenza all'ossidazione e alla corrosione lo rende ideale per le industrie marine, chimiche ed energetiche.

• Resistenza alla temperatura : può funzionare ad alte temperature senza perdere le sue proprietà meccaniche, rendendolo adatto a motori, turbine e altri componenti ad alto calore.

Applicazioni

Inconel® 625 viene utilizzato nell'industria aerospaziale per le lame di turbine, nelle applicazioni marine per eliche e scambiatori di calore e nel settore energetico per le parti che operano in ambienti ad alta temperatura.

Lamiera in acciaio inossidabile

Foglio di acciai per utensili

Foglio di titanio

625 foglio

Come funziona la stampa 3D in metallo

in metallo La stampa 3D comporta generalmente l'uso di polveri metalliche, che sono fuse insieme strato per strato usando laser ad alta potenza o travi di elettroni. Il processo inizia con la diffusione del primo strato di polvere su una piattaforma di costruzione. Un raggio laser o elettrone si scioglie o sinterà selettivamente la polvere, formando uno strato della parte. Dopo che ogni strato è stato completato, la piattaforma di costruzione viene abbassata e un nuovo strato di polvere viene distribuito su quello precedente. Questo processo continua fino a formare l'intera parte.

Diversi metodi di stampa 3D utilizzano materiali diversi, tra cui polvere, filo e filamento, ma metodi a base di polvere, come la fusione laser selettiva (SLM) e la sinterizzazione del laser metallico diretto (DML) , sono i più comuni per la stampa 3D in metallo . Questi metodi consentono la creazione di parti con geometrie complesse che sarebbero difficili da produrre usando metodi tradizionali.

Come selezionare il materiale migliore per la stampa 3D in metallo

La scelta del materiale migliore per un progetto di stampa 3D in metallo richiede la valutazione delle proprietà del materiale e il modo in cui si allineano con i requisiti di prestazione della parte. I fattori da considerare includono:

1. Proprietà meccaniche : il materiale offre la resistenza, la durezza e la resistenza all'usura necessarie per l'applicazione?

2. Resistenza alla corrosione : il materiale è esposto ad ambienti difficili, che richiede resistenza all'ossidazione e alla corrosione?

3. Resistenza alla temperatura : la parte deve resistere a temperature elevate senza degradare o perdere proprietà?

4. Costo : il costo del materiale e del processo di stampa 3D possono variare, quindi è importante scegliere un materiale che si adatta al budget del progetto.

Valutando questi fattori e confrontandoli con le specifiche dei materiali disponibili, i produttori possono selezionare il materiale migliore per le loro esigenze di stampa 3D specifiche .

Conclusione

La stampa 3D in metallo ha permesso ai produttori di produrre parti ad alte prestazioni con geometrie complesse e scegliere il materiale giusto è cruciale per il successo del progetto. in acciaio inossidabile , Gli acciai per utensili , titanio e Inconel® 625 sono solo alcuni dei materiali comunemente usati nella stampa 3D in metallo . Ogni materiale offre vantaggi distinti a seconda dell'applicazione specifica, dall'aerospaziale alle industrie mediche e automobilistiche. Comprendere le proprietà di questi materiali e come si allineano con i requisiti del progetto è la chiave per effettuare la giusta selezione dei materiali per la stampa 3D.