Druk 3D , znany również jako produkcja addytywna, zrewolucjonizowało przemysł produkcyjny, oferując innowacyjny sposób produkcji złożonych geometrii i warstwy części według warstwy. W miarę postępu technologii, Drukowanie metalowe 3D zyskało znaczną uwagę ze względu na jego zdolność do wytwarzania o wysokiej wytrzymałości, trwałych komponentów w różnych branżach, od lotów po urządzeniach medycznych. W tym artykule zbadano różne materiały używane w drukowaniu metalowym 3D , wyjaśniając ich cechy, zalety i przypadki najlepiej używać.

Wprowadzenie do metalowego druku 3D

Metal 3D Printing to parasol, który obejmuje kilka procesów produkujących addytywne specjalnie do tworzenia części metalowych. Procesy te zazwyczaj charakteryzują się budowaniem warstwy części za pomocą metalowych proszków, włókien lub przewodów, które są połączone wraz z pomocą zaawansowanych technik, takich jak selektywne topienie laserowe (SLM) lub bezpośrednie spiekanie laserowe (DMLS) . Metody te pozwalają producentom tworzyć części o złożonych geometriach, które byłyby trudne lub niemożliwe do wyprodukowania przy użyciu tradycyjnych metod produkcyjnych.

W metalowym drukowaniu 3D materiały są najczęściej przetwarzane poprzez spiekanie, spawanie lub topienie, przy czym technologia fuzji złoża proszku jest powszechnie stosowaną metodą. W tym artykule skupi się na czterech najczęściej używanych materiałach w metalowym druku 3D - stal bez stali, stali narzędzi, tytan i Inconel® 625 - i eksploruj ich zastosowania, korzyści i procesy związane z drukowaniem tymi materiałami.

1. Stal nierdzewna

Przegląd

Stal nierdzewna jest jednym z najpopularniejszych materiałów stosowanych w metalowym drukowaniu 3D ze względu na doskonały odporność na korozję, wysoką wytrzymałość i gładkie wykończenie. Materiał ten jest powszechnie stosowany w zastosowaniach lotniczych, motoryzacyjnych, wojskowych i medycznych. Części drukowane ze stali nierdzewnej mogą wykazywać lepszą wytrzymałość w porównaniu z częściami wytwarzanymi za pomocą tradycyjnych metod produkcyjnych, co czyni ją idealnym wyborem do wymagających zastosowań.

Rodzaje stali nierdzewnej w druku 3D

Stal nierdzewna używana w druku 3D występuje w kilku klasach i stopach. Najczęściej stosowanym stopem ze stali nierdzewnej w metalowym druku 3D jest 316Lznany z plastyczności i doskonałej odporności na korozję. Zawiera 66-70% żelaza, wraz z 16-18% chrom, 11-14% nikiel i 2-3% molibdenu, o niskiej zawartości węgla. Ten stop jest szczególnie odporny na utlenianie i korozję, co czyni go najlepszym wyborem dla części narażonych na trudne środowiska.

Inne stopy ze stali nierdzewnej stosowane w metalowym druku 3D obejmują:

• 304L: Znany z dobrej odporności na korozję i spawalność, odpowiedni do zastosowań ogólnego przeznaczenia.

• 17-4 PH : Harding stali nierdzewnej o wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję.

• 15-5 PH : Kolejna stal zahartej opadami o podobnych właściwościach do 17-4 pH, ale o lepszej wytrzymałości.

Zalety ze stali nierdzewnej w druku 3D

• Siła i trwałość : stal nierdzewna oferuje wysoką wytrzymałość mechaniczną, co czyni ją idealną do części narażonych na naprężenie.

• Odporność na korozję : zawartość chromu zapewnia doskonałą odporność na korozję, szczególnie w środowiskach kwaśnych lub soli fizjologicznej.

• Estetyka : części ze stali nierdzewnej drukowane metodami drukowania metalowego 3D mogą osiągnąć gładkie wykończenia, co czyni je atrakcyjnymi wizualnie.

Zastosowania

Stal nierdzewna jest stosowana w różnych branżach, w tym w lotach lotniczych do części turbin, motoryzacyjnych elementów wydechowych i medycyny dla implantów i narzędzi chirurgicznych. Zdolność materiału do radzenia sobie z wysokimi temperaturami i odporności na korozję jest nieoceniona w tych zastosowaniach.

2. STALE narzędziowe

Przegląd

Stale narzędzi to grupa stopów na bazie żelaza charakteryzującej się ich wysoką zawartością węgla i obecnością elementów stopowych, takich jak wolfram, chrom, wanad i molibden. Stale te są znane ze swojej twardości, odporności na zużycie i zdolności do zachowania siły w podwyższonych temperaturach. W związku z tym stale narzędzi są często używane w produkcji narzędzi i form, które wymagają trwałości i precyzji.

Rodzaje stali narzędzi w druku 3D

W kilka rodzajów stali narzędziowych używanych jest metalowym druku 3D , w tym:

• Stalowa stal narzędzi D2 : stal o wysokiej zawartości węglowej i wysokiej chromowej znanej ze swojej twardości i odporności na zużycie, idealny do narzędzi do tnącej i formy.

• Stalowa stal M2 : szybka stal używana w narzędziach do tnącej i sprzęcie wiertniczym.

• H13 Stalowa stal : stal narzędziowa, która utrzymuje swoją twardość i wytrzymałość nawet w podwyższonych temperaturach, powszechnie stosowanych w formie odlewników.

• 1.2709: Stal o wysokiej wytrzymałości, niskopomorowa stal powszechnie stosowana do form i oprzyrządowania wtrysku.

Zalety stali narzędziowych w druku 3D

• Wysoka twardość : Stale narzędzi oferują wyjątkową twardość i odporność na zużycie, co czyni je idealnymi do części, które podlegają znacznym tarciu lub naprężeniu mechanicznym.

• Stabilność termiczna : stale te utrzymują swoją wytrzymałość w wysokich temperaturach, co jest kluczowe dla komponentów stosowanych w zastosowaniach na gorąco.

• Precyzja i trwałość : Stale narzędzi są idealne do produkcji form, narzędzi tnących i innych bardzo precyzyjnych części, które wymagają trwałości i odporności na zużycie.

Zastosowania

Stale narzędzi są niezbędne w branżach takich jak motoryzacyjny, lotniczy i produkcyjny. Służą do tworzenia narzędzi tnących, form, matryc i innych komponentów narzędzi, które wymagają wytrzymania wysokich temperatur i zużycia z czasem.

3. Tytanium

Przegląd

Tytan to kolejny powszechnie stosowany materiał w metalowym druku 3D , znanym z jego wytrzymałości, niskiej masy i doskonałej odporności na korozję. Jest szeroko stosowany w branżach lotniczych i medycznych ze względu na jego zdolność do wytrzymania wysokich obciążeń mechanicznych przy jednoczesnym pozostaniu lekkim. Ponadto stopy tytanu oferują doskonałą odporność na korozję w porównaniu do stali nierdzewnej, co czyni je idealnymi do zastosowań w trudnych środowiskach.

Rodzaje tytanu w druku 3D

Najczęstsze stopy tytanu stosowane w metalowym druku 3D obejmują:

• TI-6AL-4V : Najczęściej stosowany stop tytanowy w metalowym druku 3D , znany z wysokiej wytrzymałości, niskiej masy i dobrej odporności na korozję.

• CP-Ti (komercyjnie czysty tytan): stopień tytanu o doskonałej odporności na korozję, ale niższą wytrzymałość w porównaniu do stopów.

• Beta 21s : stop tytanowy o wysokiej wytrzymałości i odporności na zmęczenie, często stosowany w zastosowaniach lotniczych.

• TA15 : Stop tytanowy o wyjątkowej wytrzymałości zmęczenia, powszechnie stosowany w zastosowaniach lotniczych i medycznych.

Zalety tytanu w druku 3D

• Lekki : tytan jest znacznie lżejszy niż większość metali, co czyni go idealnym do zastosowań, w których redukcja masy jest krytyczna.

• Wysoki stosunek wytrzymałości do ważności : stopy tytanowe zapewniają lepszą siłę przy jednoczesnym zachowaniu niskiej wagi, krytycznej charakterystyki w dziedzinach lotniczych i medycznych.

• Odporność na korozję : tytan oferuje doskonałą odporność na korozję, szczególnie w trudnych środowiskach, takich jak środowisko wodne morskie lub kwaśne.

Zastosowania

Tytan jest stosowany w lotniskach do składników samolotów, w medycynie implantów i protetyki oraz w motoryzacyjnych częściach wydajności. Jego wysoka wytrzymałość i lekka natura sprawiają, że jest to wszechstronny materiał dla branż, które wymagają wydajności i niezawodności.

4. Inconel® 625

Przegląd

InventEl® 625 to superalloy na bazie niklu znany ze swojej wyjątkowej wytrzymałości i odporności na utlenianie i korozję. Może utrzymać swoją siłę i właściwości nawet w wysokich temperaturach, co czyni go idealnym dla ekstremalnych środowisk, takich jak przemysł morski, energii i chemikalia. Inventel® 625 jest wysoce odporny na utlenianie, co czyni go odpowiednim dla części, które będą narażone na surowe chemikalia, wysokie temperatury i korozję.

Zalety Inconel® 625 w druku 3D

• Wysoka wytrzymałość : Inconel® 625 zachowuje swoją wytrzymałość nawet w temperaturach do 1000 ° C (1 832 ° F), co czyni go idealnym do zastosowań o wysokiej wydajności.

• Odporność na korozję : jego odporność na utlenianie i korozję sprawia, że ​​idealnie nadaje się do przemysłu morskiego, chemicznego i energetycznego.

• Odporność na temperaturę : może działać w wysokich temperaturach bez utraty właściwości mechanicznych, dzięki czemu nadaje się do silników, turbin i innych komponentów o wysokim ogrzewaniu.

Zastosowania

Inventel® 625 jest stosowany w przemyśle lotniczym do łopat turbin, w zastosowaniach morskich dla śmigieł i wymienników ciepła oraz w sektorze energetycznym dla części działających w środowiskach o wysokiej temperaturze.

Arkusz ze stali nierdzewnej

Arkusz stali narzędziowych

Arkusz tytanu

625 arkusz

Jak działa drukowanie metalowe 3D

metalowe 3D Drukowanie zasadniczo obejmuje stosowanie metalowych proszków, które są połączone razem warstwę za pomocą laserów o dużej mocy lub wiązek elektronów. Proces zaczyna się od rozprzestrzeniania pierwszej warstwy proszku na platformie kompilacji. Laser lub wiązka elektronowa następnie selektywnie topi lub spiesza proszek, tworząc jedną warstwę części. Po zakończeniu każdej warstwy platforma kompilacji jest obniżona, a nowa warstwa proszku jest rozłożona na poprzedniej. Proces ten trwa do momentu utworzenia całej części.

Różne metody drukowania 3D wykorzystują różne materiały, w tym proszek, drut i włókno, ale metody oparte na proszku, takie jak selektywne topienie laserowe (SLM) i bezpośrednie spiekanie laserowe (DML) , są najczęstsze w druku metalowym 3D . Metody te pozwalają na tworzenie części o złożonych geometriach, które byłyby trudne do wyprodukowania za pomocą tradycyjnych metod.

Jak wybrać najlepszy materiał do drukowania metalowego 3D

Wybór najlepszego materiału do projektu drukowania metalowego 3D wymaga oceny właściwości materiału i sposobu, w jaki są one zgodne z wymogami wydajności tej części. Czynniki do rozważenia obejmują:

1. Właściwości mechaniczne : Czy materiał oferuje niezbędną siłę, twardość i odporność na zużycie dla zastosowania?

2. Odporność na korozję : Czy materiał jest narażony na trudne środowiska, wymagające oporności na utlenianie i korozję?

3. Odporność na temperaturę : Czy część będzie musiała wytrzymać wysokie temperatury bez poniżania lub utraty właściwości?

4. Koszt : Koszt materiału i proces drukowania 3D mogą się różnić, dlatego ważne jest, aby wybrać materiał, który pasuje do budżetu projektu.

Oceniając te czynniki i porównując je ze specyfikacjami dostępnych materiałów, producenci mogą wybrać najlepszy materiał dla ich konkretnych potrzeb drukowania 3D .

Wniosek

Metalowe drukowanie 3D umożliwiło producentom produkcję wysokowydajnych części o złożonych geometriach, a wybór odpowiedniego materiału ma kluczowe znaczenie dla sukcesu projektu. ze stali nierdzewnej , Stalowe stali , Tytanium , a Inconel® 625 to tylko niektóre materiały powszechnie stosowane w metalowym druku 3D . Każdy materiał oferuje wyraźne zalety w zależności od konkretnego zastosowania, od przemysłu lotniczego po przemysł medyczny i motoryzacyjny. Zrozumienie właściwości tych materiałów i sposób, w jaki są one zgodne z wymaganiami projektu, jest kluczem do wykonania odpowiedniego wyboru materiału do drukowania 3D.