Top 5 metaalpoeders voor geavanceerd 3D-printen

Dit artikel introduceert 5 metaalpoeders voor metaal 3D-printen. Ze zijn aluminiumlegeringen, magnesiumlegeringen, roestvrij staal, hogetemperatuurlegeringen en titana legeringen.

Wat is 3D-printtechnologie?

3D-printen is een soort snelle prototypingtechnologie, die een technologie is die grondstoffen gebruikt om laag voor laag op te stapelen om de productie van driedimensionale vaste modellen te voltooien. Het is gebaseerd op digitale modelbestanden en gebruikt bindbare materialen (zoals kunststof of gepulveriseerd metaal, etc.) om driedimensionale objecten te construeren door laag-voor-laag printen.

De toepassingen van 3D-printtechnologie

3D-printen gebruikt doorgaans digitale technologie materiaalprinters. Het wordt gebruikt om modellen te maken in de velden van vormmakerij, industriële ontwerp, etc. Met de ontwikkeling en volwassenheid van technologie, werd het geleidelijk gebruikt in de directe productie van sommige producten of componenten. 3D-printtechnologie speelt al een rol in schoeisel, industriële ontwerp, sieraden, medisch, auto, luchtvaart, onderwijs, architectuur, civiele techniek en vele anderen.

Over metaal 3D-printen

In de afgelopen jaren wordt metaal 3D-printen beschouwd als de hoofdontwikkelingsrichting van de toekomstige productieindustrie, en de ontwikkelingsnelheid heeft die van niet-metaal 3D-printen ver übertroffen. Als de materiaalbasis van metaalprinten, zijn metaalpoedermaterialen ook een belangrijk doorbraakpunt in de ontwikkeling van 3D-printtechnologie. Voor het onderzoek naar de typen metaalpoedermaterialen zijn er momenteel vijf metaalpoedermaterialen: titanlegering, aluminiumlegering, magnesiumlegering, superlegering en roestvrij staal.

1. Titanlegering

Titanlegeringen hebben de voordelen van hoge sterkte, hoge warmtesterkte, goede corrosieweerstand, goede laagtemperatuurprestaties en hoge chemische activiteit, en worden breed gebruikt in sportuitrusting, chemische industrie, kernindustrie, medische apparatuur, luchtvaart en andere velden. Op dit moment hebben veel landen het belang van titanlegeringsmaterialen gerealiseerd.

Titanlegering is een nieuw belangrijk structureel materiaal dat in de luchtvaartindustrie wordt gebruikt. Titanlegering wordt voornamelijk gebruikt om vliegtuigmotorkompressorkomponenten te maken, gevolgd door raketten, raketen en hoogvliegstructuuronderdelen.

Titanlegeringsonderdelen geproduceerd door traditionele smeed- en giettechnieken zijn breed toegepast in high-tech velden.

In het snijproces is de vervormingscoëfficiënt van titanlegering klein, de snijtemperatuur hoog, het gereedschap gemakkelijk te slijten, en de snijkracht per eenheidsoppervlak groot. Gepaard met de slechte slijtvastheid en slechte verwerkingsprestaties van titanlegeringen, is de bewerking van titanlegeringen zeer moeilijk, en het productieproces is gecompliceerd. En titanlegeringen absorberen heel gemakkelijk onzuiverheden zoals waterstof, zuurstof, stikstof en koolstof tijdens warmtebewerking.

Daarom, als traditionele smeed- en gietmethoden worden gebruikt om titanlegeringsonderdelen te produceren, is de kosten hoog, de materiaalbenutting laag, de bewerking moeilijk en het productieproces gecompliceerd. Vanwege deze problemen is de wijdverspreide toepassing van titanlegeringen belemmerd.

Met de ontwikkeling van de samenleving kan het gebruik van metaal 3D-printtechnologie de bovenstaande problemen oplossen, dus is 3D-technologie in de afgelopen jaren een nieuwe technologie geworden voor het direct produceren van titanlegeringsonderdelen.

2. Aluminiumlegering

Aluminiumlegering heeft uitstekende fysieke, chemische en mechanische eigenschappen, zoals hoge specifieke sterkte, lichtgewicht, goede vloeibaarheid, sterke moldinvulcapaciteit, goede corrosieweerstand, laag smeltpunt, goede giet eigenschappen en plastische bewerkbaarheid. Het wordt breed gebruikt in luchtvaart, scheepvaart, chemische industrie, metaalverpakking, bouw, electromechanica en dagelijkse benodigdheden industrieën.

Echter, in selectieve lasersmelt, maken de kenmerken van de aluminiumlegering zelf de productie moeilijker. Op dit moment zijn er in selectieve lasersmelt nog steeds problemen zoals oxidatie, resterende spanning, poriëndefecten en dichtheid in de aluminiumlegering.

3. Magnesiumlegering

Magnesiumlegeringen worden gekenmerkt door lage dichtheid, goede warmteafvoer, hoge sterkte, grote elasticiteitsmodulus, goede schokdemping, grotere slagbelastingcapaciteit dan aluminiumlegeringen, en goede corrosieweerstand tegen organische stoffen en basen. Voornamelijk gebruikt in luchtvaart, ruimtevaart, transport, chemische industrie, raket en andere velden. Bovendien hebben magnesiumlegeringen in veel toepassingsvelden het potentieel om staal en aluminiumlegeringen te vervangen.

In selectieve lasersmelt heeft het vormen van magnesiumlegeringen hogere hardheid en sterkte dan gieten.

4. Roestvrij staal

Vanwege de goede corrosieweerstand van roestvrij staal zelf, kan roestvrij staal nog steeds zijn uitstekende fysieke en mechanische eigenschappen behouden bij hoge temperaturen. Bovendien heeft het poeder goede vormbaarheid, een eenvoudig voorbereidingsproces en lage kosten. Daarom is roestvrij staal in het veld van 3D-printen ook breed gebruikt.

Op dit moment richt het onderzoek op selectieve lasersmelt van roestvrij staal zich voornamelijk op het verhogen van de sterkte en het verminderen van de porositeit.

5. Hogetemperatuurlegeringen

Hogetemperatuurlegeringen verwijzen naar een klasse metalen materialen gebaseerd op ijzer, nikkel en kobalt die langdurig kunnen werken bij hoge temperaturen boven 600 °C en onder bepaalde spanning. Het heeft uitstekende hoge-temperatuursterkte, goede oxidatiewerstand en warme corrosieweerstand, goede vermoeiingseigenschappen, breukzwaarte en andere eigenschappen. Voornamelijk gebruikt in luchtvaart, energie, etc.

De bewerkte oppervlakte-integriteit van hogetemperatuurlegeringen speelt een zeer belangrijke rol in hun prestaties. Echter, hogetemperatuurlegeringen zijn typische moeilijk-te-bewerken materialen, en problemen zoals lage bewerkte oppervlakte-kwaliteit en ernstige gereedschapsbreuk voordoen vaak tijdens het bewerkingsproces. Dit komt door de hoge hardheid van het micro-versterkte item, ernstige werkverharding, hoge afschuifweerstand en lage warmteleiding, en hoge snijkrachten en snijtemperaturen in het snijgebied.

Met de ontwikkeling van de samenleving is 3D-printtechnologie een nieuwe methode geworden om de technische knelpunten in de vorming van hogetemperatuurlegeringen op te lossen.

Conclusie

Metaalpoeder 3D-printtechnologie heeft bepaalde resultaten bereikt, maar de beperkingen van printmaterialen zullen de ontwikkeling van 3D-printtechnologie beïnvloeden. Hoewel veel typen 3D-print metalen materialen geschikt zijn voor industriële gebruik vandaag, kunnen alleen gespecialiseerde metaalpoedermaterialen de productievereisten voldoen.

Wat betreft de ontwikkeling van 3D-print metalen materialen, is het ook nodig om het onderzoek naar de relatie tussen materiaalstructuur en eigenschappen te versterken op basis van bestaande materialen, procesparameters te optimaliseren volgens de eigenschappen van materialen, printsnelheid te verhogen en porositeit en zuurstofgehalte te verminderen, en oppervlakte-kwaliteit te verbeteren. Tegelijkertijd moeten nieuwe materialen worden ontwikkeld om ze geschikt te maken voor 3D-printen.