Top 4 metalen materialen voor high-performance 3D-printen

1. Roestvrij staal

Roestvrij staal is bekend om zijn corrosiebestendigheid, hoge sterkte en uitstekende esthetische uitstraling. Onderdelen geprint met roestvrij staal kunnen dezelfde of zelfs grotere sterkte hebben dan onderdelen geproduceerd met traditionele methoden. De sterkte, hardheid en andere eigenschappen van 3D-geprint roestvrij staal hangen voornamelijk af van de specifieke technologie die gebruikt wordt.

3D-geprinte roestvrij staal onderdelen vinden toepassing in talloze branches, waaronder luchtvaart, automotive, militair en medisch. Vergeleken met andere metalen 3D-printmaterialen kunnen roestvrij staal onderdelen met de gladste oppervlaktes worden gemaakt, dankzij de toevoeging van chroom.

Roestvrij staalpoeder voor 3D-printen is beschikbaar in diverse graden en legeringen, waaronder 316L, 304L, 630, 410, 420, 254, 17-4 PH, 15-5PH, PH1 en GP1. Van deze is 316L de meest gebruikte graad in metalen 3D-printen. De samenstelling is 66-70% ijzer versterkt met 16-18% chroom, 11-14% nikkel, 2-3% molybdeen en minder dan 0,03% koolstof. Dit materiaal staat bekend om zijn duktiliteit en goede corrosiebestendigheid.

2. Tool steel (Werkzeugstaal)

Tool stelen zijn een familie van ijzerlegeringen met relatief hoge koolstofgehalten, die karbieden vormen met andere legeringselementen zoals wolfram, chroom, vanadium en molybdeen. Tool stelen bieden een uitstekende combinatie van hoge-temperatuursterkte, hardheid en slijtvaste eigenschappen. Deze stelen worden veel toegepast in de productie van vormen, stempels en snijgereedschappen in diverse branches. De gereedschappen worden gebruikt om geometrieën te produceren die in andere productieprocessen worden toegepast, zoals extrusie, snijden, gieten, injectiegieten, stansen en componentmontage. De beschikbare tool steel opties voor metalen 3D-printen zijn: D2, M2, H13, H11, MS1 en 1.2709.

3. Titanium

Titanium is het meest gebruikte metaal in de additieve productie-industrie. Het wordt breed toegepast in de medische, luchtvaart-, automotive- en elektronische industrie, onder andere. Titanium en zijn legeringen hebben een hoge mechanische sterkte en bieden betere corrosiebestendigheid dan roestvrij staal.

De beschikbare titanium-materiaalopties voor metalen 3D-printen zijn: Ti-6Al-4V, Beta 21S, Cp-Ti (commercieel puur titanium) en TA15.

Wat is metalen 3D-printen?

Metalen 3D-printen is een methode om metalen onderdelen of producten te creëren die de algemene principes en methoden van additieve productie aanpast en toepast op gemalen metalen. 3D-printen omvat altijd het opbouwen van een onderdeel met poeder of filamentdraad, laag voor laag, onder computerbesturing.

Er zijn verschillende manieren om opeenvolgende lagen metaalpoeder te verbinden tot de eindvorm. Ze kunnen worden gesmolten door een laser of elektronenbundel, besproeid met een bindmiddel (binder jetting), of direct geprint als gesmolten druppels verwarmd van metaaldraden via Direct Energy Deposition (DED) of Fused Deposition Modeling (FDM) printers.

Welke metalen kun je 3D-printen?

Metalen 3D-printen kan worden uitgevoerd met een breed scala aan metaalpoeders. Deze omvatten, maar zijn niet beperkt tot, staal, aluminium, roestvrij staal, koper, kobalt, wolfram, titanium en nikkel-gebaseerde legeringen. Edelmetalen zoals platina, goud, palladium en zilver kunnen ook in 3D-printen worden gebruikt.

Hoe werkt metalen 3D-printen?

De werkwijze van een metalen 3D-printmethode hangt af van het gebruikte materiaal: poeder, filament of draad. Van deze drie opties is printen met poeder de meest voorkomende methode.

Bij poedergebaseerd metalen 3D-printen wordt het metaalpoeder voor de eerste laag uitgebreid door de poedercoater (recoater) op de vloer van het bouwplatform. Een krachtige laser of elektronenbundel wordt vervolgens gebruikt om het materiaal selectief te binden terwijl het het poeder afscant. Dit creëert één vaste laag van het object. Het platform wordt daarna 50-200 micron naar beneden verplaatst, terwijl een nieuwe, gelijkmatige laag metaalpoeder over de vorige laag wordt verspreid en het proces herhaalt zich.

Metaaldraden zijn de meest betaalbare grondstofvorm voor metalen 3D-printen. De draad wordt gesmolten met een plasma-boog, laser of elektronenbundel. Direct Energy Deposition (DED) is een voorbeeld van een 3D-printmethode die metaaldraden gebruikt om onderdelen te produceren. Het wordt voornamelijk gebruikt voor reparaties of het toevoegen van features aan bestaande metalen onderdelen.

Metaalfilamenten zijn dunne plastic draden geïmpregneerd met metaaldeeltjes. Deze grondstofkeuze is logisch bij het gebruik van Fused Deposition Modeling (FDM) printers. FDM werkt door het verhitte filament door een uitstootmond op het bouwplatform te extruderen om een onderdeel te creëren. Na het printen wordt het onderdeel op een debind-station geplaatst om het plastic weg te smelten met een oplosmiddel en vervolgens naar een sinteroven gestuurd om de metaaldeeltjes samen te smelten tot een massief metaalstuk.

Hoe selecteer je de beste materialen voor metalen 3D-printen?

Volg de onderstaande stappen om de beste metalen 3D-printmaterialen voor je project te selecteren:

1. Definieer de prestatie-eisen van het te produceren onderdeel. De eisen kunnen omvatten zowel omgevingscondities waaraan het onderdeel blootgesteld zal zijn als mechanische spanningen die in de werkingstoestand worden verwacht.
2. Vergelijk de prestatie-eisen met de materialspecificaties. Dit betekent het controleren van de materiaaleigenschappen om te verzekeren dat ze voldoen aan de eindgebruikseisen en werkomstandigheden. Heb je bijvoorbeeld een materiaal nodig met goede mechanische sterkte of goede corrosiebestendigheid?
3. Kies het materiaal dat het beste past bij de verwachte prestatie- en onderdeelvereisten, zodat het betrouwbare werking en een lange levensduur biedt.

Samenvatting

Dit artikel bekeek de vier (4) beste materialen voor het metalen 3D-printen van onderdelen en producten. Voor meer informatie over metalen 3D-printmaterialen en of het toepasbaar is voor je project, neem contact op met een Xometry-vertegenwoordiger.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, inclusief 3D-printen en andere meerwaarde diensten voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Bezoek onze website voor meer informatie of om een gratis, niet-binderende offerte aan te vragen.

Copyright- en handelsmerkkennisgevingen

1. Inconel® is een geregistreerd handelsmerk van Huntington Alloys divisie van Special Metals Corp., Huntington, WV.

Disclaimer

De inhoud van deze webpagina is uitsluitend bedoeld voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele garantie of waarborg, noch expliciet noch impliciet, wat de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie betreft. Prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en typen materialen of processen mogen niet worden geïnterpreteerd als representatief voor wat zal worden geleverd door derden via Xometry's netwerk. Klanten die offertes aanvragen zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke eisen. Raadpleeg onze voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is een B.Eng Honors-afgestudeerde in Werktuigbouwkunde met meer dan twee decennia ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke rollen bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep begrip ontwikkelde van engineeringprocessen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements