3D -printen , ook bekend als additieve productie, heeft de productie -industrie een revolutie teweeggebracht door een innovatieve manier te bieden om complexe geometrieën en onderdelenlaag per laag te produceren. Naarmate de technologie vordert, Metaal 3D-printen heeft aanzienlijke aandacht gekregen vanwege het vermogen om hoogwaardig, duurzame componenten in verschillende industrieën te produceren, van ruimtevaart tot medische hulpmiddelen. Dit artikel onderzoekt de verschillende materialen die worden gebruikt bij metalen 3D-printen , waarin hun kenmerken, voordelen en cases best gebruiken.

Inleiding tot metalen 3D -printen

Metaal 3D -printen is een overkoepelende term die verschillende additieve productieprocessen omvat, specifiek voor het maken van metalen onderdelen. Deze processen worden meestal gekenmerkt door onderdelenlaag op laag te bouwen met metalen poeders, filamenten of draden, die samen worden gefuseerd met behulp van geavanceerde technieken zoals selectief lasermelting (SLM) of directe metalen lasersintering (DMLS) . Met deze methoden kunnen fabrikanten onderdelen maken met complexe geometrieën die moeilijk of onmogelijk te produceren zouden zijn met behulp van traditionele productiemethoden.

Bij metaal 3D-printen worden materialen meestal verwerkt door sinter, lassen of smelten, waarbij fusietechnologie voor poederbed een veelgebruikte methode is. Dit artikel zal zich richten op vier van de meest gebruikte materialen in metalen 3D -printen - roestvrij staal, gereedschapsstaal, titanium en Inconel® 625 - en verkennen hun toepassingen, voordelen en de processen die betrokken zijn bij het afdrukken met deze materialen.

1. Roestvrij staal

Overzicht

Roestvrij staal is een van de meest populaire materialen die worden gebruikt bij metalen 3D -printen vanwege de uitstekende corrosieweerstand, hoge sterkte en een gladde afwerking. Dit materiaal wordt vaak gebruikt in ruimtevaart, automotive, militaire hardware en medische toepassingen. Onderdelen gedrukt uit roestvrij staal kunnen een superieure sterkte vertonen in vergelijking met onderdelen geproduceerd met behulp van traditionele productiemethoden, waardoor het een ideale keuze is voor veeleisende toepassingen.

Soorten roestvrij staal in 3D -printen

Roestvrij staal dat wordt gebruikt in 3D -printen wordt geleverd in verschillende cijfers en legeringen. De meest gebruikte roestvrijstalen legering in metalen 3D -printen is 316Lbekend om zijn ductiliteit en uitstekende corrosieweerstand. Het bevat 66-70% ijzer, samen met 16-18% chroom, 11-14% nikkel en 2-3% molybdeen, met een laag koolstofgehalte. Deze legering is vooral bestand tegen oxidatie en corrosie, waardoor het een topkeuze is voor onderdelen die worden blootgesteld aan harde omgevingen.

Andere roestvrijstalen legeringen die worden gebruikt bij metalen 3D -printen zijn:

• 304L: Bekend om zijn goede corrosieweerstand en lasbaarheid, geschikt voor toepassingen voor algemene doeleinden.

• 17-4 pH : een neerslaghardende roestvrij staal met hoge sterkte en corrosieweerstand.

• 15-5 pH : een ander neerslaghardend staal met vergelijkbare eigenschappen tot 17-4 pH maar met verbeterde taaiheid.

Voordelen van roestvrij staal in 3D -printen

• Sterkte en duurzaamheid : roestvrij staal biedt een hoge mechanische sterkte, waardoor het ideaal is voor onderdelen die worden blootgesteld aan stress.

• Corrosieweerstand : het chroomgehalte zorgt voor uitstekende weerstand tegen corrosie, met name in zure of zoutoplossing.

• Esthetische aantrekkingskracht : roestvrijstalen onderdelen gedrukt met behulp van metalen 3D -printmethoden kunnen soepele afwerkingen bereiken, waardoor ze visueel aantrekkelijk zijn.

Toepassingen

Roestvrij staal wordt gebruikt in verschillende industrieën, waaronder ruimtevaart voor turbineonderdelen, automotive voor uitlaatcomponenten en medische voor implantaten en chirurgisch gereedschap. Het vermogen van het materiaal om hoge temperaturen te verwerken en corrosie te weerstaan ​​is van onschatbare waarde in deze toepassingen.

2. Gereedschapsstaal

Overzicht

Toolstaals zijn een groep op ijzer gebaseerde legeringen gekenmerkt door hun hoge koolstofgehalte en de aanwezigheid van legeringselementen zoals wolfraam, chroom, vanadium en molybdeen. Deze staal is bekend om hun hardheid, slijtvastheid en het vermogen om sterkte te behouden bij verhoogde temperaturen. Als zodanig worden gereedschapsstaal vaak gebruikt bij de productie van gereedschappen en vormen die duurzaamheid en precisie vereisen.

Soorten gereedschapsstaals in 3D -printen

Verschillende soorten gereedschapsstaals worden gebruikt bij metalen 3D -printen , waaronder:

• D2-gereedschapsstaal : een koolstofarm, hoog chroom staal dat bekend staat om zijn hardheid en slijtvastheid, ideaal voor snijgereedschap en mallen.

• M2 Gereedschapsstaal : een hogesnelheidsstaal dat wordt gebruikt in snijgereedschap en boorapparatuur.

• H13 Gereedschapsstaal : een hot-work gereedschapsstaal dat zijn hardheid en sterkte behoudt, zelfs bij verhoogde temperaturen, vaak gebruikt in sterfgoten.

• 1.2709: Een hoogwaardig staal met lage legering die gewoonlijk wordt gebruikt voor spuitmallen en gereedschap.

Voordelen van gereedschapsstaals in 3D -printen

• Hoge hardheid : gereedschapsstaals bieden uitzonderlijke hardheid en slijtvastheid, waardoor ze ideaal zijn voor onderdelen die aanzienlijke wrijving of mechanische stress ondergaan.

• Thermische stabiliteit : deze staalsoorten behouden hun sterkte bij hoge temperaturen, wat cruciaal is voor componenten die worden gebruikt in warmwerkende toepassingen.

• Precisie en duurzaamheid : gereedschapsstaals zijn perfect voor het produceren van mallen, snijgereedschap en andere zeer nauwkeurige onderdelen die duurzaamheid en weerstand vereisen tegen slijtage.

Toepassingen

Gereedschapsstaal is essentieel in industrieën zoals automotive, ruimtevaart en productie. Ze worden gebruikt om snijgereedschap, mallen, sterft en andere gereedschapscomponenten te maken die in de loop van de tijd bestand zijn tegen hoge temperaturen en slijtage.

3. Titanium

Overzicht

Titanium is een ander veel gebruikt materiaal in metalen 3D -printen , bekend om zijn sterkte, laag gewicht en uitstekende corrosieweerstand. Het wordt veelvuldig gebruikt in de ruimtevaart- en medische industrie vanwege het vermogen om hoge mechanische belastingen te weerstaan ​​en tegelijkertijd lichtgewicht te blijven. Bovendien bieden titaniumlegeringen superieure corrosieweerstand in vergelijking met roestvrij staal, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen in harde omgevingen.

Soorten titanium in 3D -printen

De meest voorkomende titaniumlegeringen die worden gebruikt bij metalen 3D -printen zijn:

• TI-6Al-4V : de meest gebruikte titaniumlegering in metalen 3D-printen , bekend om zijn hoge sterkte, laag gewicht en goede corrosieweerstand.

• CP-TI (commercieel puur titanium): een graad van titanium met uitstekende corrosieweerstand maar lagere sterkte in vergelijking met legeringen.

• Beta 21S : een titaniumlegering met hoge sterkte en vermoeidheidsweerstand, vaak gebruikt in ruimtevaarttoepassingen.

• TA15 : Een titaniumlegering met uitzonderlijke vermoeidheidssterkte, die vaak wordt gebruikt in ruimtevaart- en medische toepassingen.

Voordelen van titanium in 3D -printen

• Lichtgewicht : titanium is aanzienlijk lichter dan de meeste metalen, waardoor het ideaal is voor toepassingen waarbij gewichtsvermindering van cruciaal belang is.

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding : titaniumlegeringen bieden een superieure sterkte met behoud van een laag gewicht, een kritisch kenmerk in ruimtevaart- en medische gebieden.

• Corrosieweerstand : Titanium biedt uitstekende weerstand tegen corrosie, vooral in harde omgevingen zoals zeewater of zure omgevingen.

Toepassingen

Titanium wordt gebruikt in de ruimtevaart voor vliegtuigcomponenten, in de geneeskunde voor implantaten en protheses, en in Automotive for Performance Parts. De hoge sterkte en lichtgewicht aard maken het een veelzijdig materiaal voor industrieën die prestaties en betrouwbaarheid vereisen.

4. Inconel® 625

Overzicht

Inconel® 625 is een op nikkel gebaseerde superlegering die bekend staat om zijn uitzonderlijke sterkte en weerstand tegen oxidatie en corrosie. Het kan zijn sterkte en eigenschappen behouden, zelfs bij hoge temperaturen, waardoor het ideaal is voor extreme omgevingen zoals mariene, energie- en chemische verwerkingsindustrieën. Inconel® 625 is zeer resistent tegen oxidatie, waardoor het geschikt is voor onderdelen die worden blootgesteld aan harde chemicaliën, hoge temperaturen en corrosie.

Voordelen van Inconel® 625 in 3D -printen

• Hoge sterkte : Inconel® 625 behoudt zijn sterkte, zelfs bij temperaturen tot 1.000 ° C (1.832 ° F), waardoor het ideaal is voor krachtige toepassingen.

• Corrosieweerstand : de weerstand tegen oxidatie en corrosie maakt het ideaal voor mariene, chemische en energie -industrie.

• Temperatuurweerstand : het kan bij hoge temperaturen werken zonder zijn mechanische eigenschappen te verliezen, waardoor het geschikt is voor motoren, turbines en andere componenten met een hoge verwarming.

Toepassingen

Inconel® 625 wordt in de ruimtevaartindustrie gebruikt voor turbinebladen, in mariene toepassingen voor propellers en warmtewisselaars, en in de energiesector voor onderdelen die werken in omgevingen hoge temperatuur.

Roestvrijstalen laken

Gereedschapsstaalblad

Titaniumblad

625 blad

Hoe metalen 3D -printen werkt

Metaal 3D-printen omvat over het algemeen het gebruik van metalen poeders, die door laag worden gefuseerd door laag met behulp van krachtige lasers of elektronenstralen. Het proces begint met het verspreiden van de eerste laag poeder op een buildplatform. Een laser- of elektronenstraal smelt of sinteert het poeder selectief het poeder en vormt één laag van het onderdeel. Nadat elke laag is voltooid, wordt het bouwplatform verlaagd en wordt een nieuwe laag poeder verspreid over de vorige. Dit proces gaat door totdat het hele deel is gevormd.

Verschillende 3D-printmethoden gebruiken verschillende materialen, waaronder poeder, draad en gloeidraad, maar op poeders gebaseerde methoden, zoals selectief lasermelting (SLM) en directe metalen lasersinters (DML's) , zijn de meest voorkomende voor metalen 3D-printen . Deze methoden zorgen voor het creëren van onderdelen met complexe geometrieën die moeilijk te produceren zouden zijn met behulp van traditionele methoden.

Hoe het beste materiaal te selecteren voor metalen 3D -printen

Het kiezen van het beste materiaal voor een metaal 3D -printproject vereist het evalueren van de eigenschappen van het materiaal en hoe ze aansluiten bij de prestatievereisten van het onderdeel. Factoren om te overwegen zijn onder meer:

1. Mechanische eigenschappen : biedt het materiaal de nodige sterkte, hardheid en slijtvastheid voor de toepassing?

2. Corrosieweerstand : is het materiaal blootgesteld aan harde omgevingen, waardoor weerstand tegen oxidatie en corrosie vereist?

3. Temperatuurweerstand : Heeft het onderdeel moet bestand zijn tegen hoge temperaturen zonder zijn eigenschappen af ​​te breken of te verliezen?

4. Kosten : de kosten van het materiaal en het 3D -afdrukproces kunnen variëren, dus het is belangrijk om een ​​materiaal te kiezen dat binnen het budget van het project past.

Door deze factoren te evalueren en deze te vergelijken met de specificaties van beschikbare materialen, kunnen fabrikanten het beste materiaal selecteren voor hun specifieke 3D -printbehoeften .

Conclusie

Metal 3D-printen heeft fabrikanten in staat gesteld krachtige onderdelen te produceren met complexe geometrieën, en het kiezen van het juiste materiaal is cruciaal voor het succes van het project. Roestvrijstalen , gereedschapsstaaltitanium , , en Inconel® 625 zijn slechts enkele van de materialen die vaak worden gebruikt bij metalen 3D -printen . Elk materiaal biedt duidelijke voordelen, afhankelijk van de specifieke toepassing, van ruimtevaart tot medische en auto -industrie. Inzicht in de eigenschappen van deze materialen en hoe deze aansluiten bij de projectvereisten is de sleutel tot het maken van de juiste materiaalselectie voor 3D -printen.