5 metalen materialen voor 3D-printen

Dit artikel introduceert 5 metaalpoeders voor 3D-printen van metaal. Het zijn aluminiumlegeringen , magnesiumlegeringen , roestvrij staal , legeringen voor hoge temperaturen , en titaniumlegeringen .

Wat is 3D-printtechnologie?

3D-printen is een soort van rapid prototyping technologie, een technologie die grondstoffen gebruikt om laag voor laag op te stapelen om de vervaardiging van driedimensionale solide modellen te voltooien. Het is gebaseerd op digitale modelbestanden en maakt gebruik van hechtbare materialen (zoals plastic of metaalpoeder, enz.) om driedimensionale objecten te construeren door laag voor laag te printen.

De toepassingen van 3D-printtechnologie

3D-printen maakt over het algemeen gebruik van materiaalprinters met digitale technologie. Het wordt gebruikt om modellen te maken op het gebied van matrijzenbouw, industrieel ontwerp, enzovoort. Met de ontwikkeling en volwassenheid van technologie werd het geleidelijk gebruikt bij de directe vervaardiging van sommige producten of componenten. 3D-printtechnologie speelt al een rol in schoenen, industrieel ontwerp, sieraden, medische toepassingen, auto's, ruimtevaart, onderwijs, architectuur, civiele techniek en vele andere.

Over 3D-printen op metaal

In de afgelopen jaren is 3D-printen met metaal beschouwd als de belangrijkste ontwikkelingsrichting van de toekomstige maakindustrie, en de ontwikkelingssnelheid heeft die van niet-metalen 3D-printen ver overtroffen. Als materiële basis van metaalprinten zijn metaalpoedermaterialen ook een belangrijk doorbraakpunt in de ontwikkeling van 3D-printtechnologie. Voor het onderzoek naar de soorten metaalpoedermaterialen zijn er momenteel vijf metaalpoedermaterialen:titaniumlegering, aluminiumlegering, magnesiumlegering, superlegering en roestvrij staal.

1. Titaniumlegering

Titaniumlegeringen hebben de voordelen van hoge sterkte, hoge thermische sterkte, goede corrosieweerstand, goede prestaties bij lage temperaturen en hoge chemische activiteit, en worden veel gebruikt in sportuitrusting, chemische industrie, nucleaire industrie, medische apparatuur, ruimtevaart en andere gebieden . Op dit moment hebben veel landen het belang van titaniumlegeringsmaterialen ingezien.

Titaniumlegering is een nieuw belangrijk structureel materiaal dat wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Titaniumlegering wordt voornamelijk gebruikt om compressorcomponenten voor vliegtuigmotoren te maken, gevolgd door raketten, raketten en structurele onderdelen van hogesnelheidsvliegtuigen.

Onderdelen van titaniumlegering vervaardigd door traditionele smeed- en giettechnieken zijn op grote schaal gebruikt in hightech-gebieden.

In het snijproces is de vervormingscoëfficiënt van titaniumlegering klein, de snijtemperatuur is hoog, het gereedschap is gemakkelijk te dragen en de snijkracht per oppervlakte-eenheid is groot. In combinatie met de slechte slijtvastheid en slechte procesprestaties van titaniumlegeringen, is de bewerking van titaniumlegeringen erg moeilijk en is het productieproces gecompliceerd. En titaniumlegeringen zijn heel gemakkelijk om onzuiverheden zoals waterstof, zuurstof, stikstof en koolstof op te nemen tijdens heet werken.

Daarom, als de traditionele smeed- en gietmethoden worden gebruikt om onderdelen van titaniumlegering te produceren, zijn de kosten hoog, is de materiaalbenuttingsgraad laag, is de verwerking moeilijk en is het productieproces gecompliceerd. Door deze moeilijkheden is de wijdverbreide toepassing van titaniumlegeringen belemmerd.

Met de ontwikkeling van de samenleving kan het gebruik van metalen 3D-printtechnologie de bovenstaande problemen oplossen, dus 3D-technologie is de afgelopen jaren een nieuwe technologie geworden voor het rechtstreeks vervaardigen van onderdelen van titaniumlegering.

2. Aluminiumlegering

Aluminiumlegering heeft uitstekende fysische, chemische en mechanische eigenschappen, zoals hoge specifieke sterkte, lichtgewicht, goede vloeibaarheid, sterk schimmelvulvermogen, goede corrosieweerstand, laag smeltpunt, goede gieteigenschappen en plastic verwerkbaarheid. Het wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie, de scheepvaartindustrie, de chemische industrie, de metaalverpakkingsindustrie, de bouw, de elektromechanische industrie en de dagelijkse benodigdheden.

Bij selectief lasersmelten maken de eigenschappen van de aluminiumlegering zelf de fabricage echter moeilijker. Op dit moment zijn er bij selectief lasersmelten nog steeds problemen zoals oxidatie, restspanning, poriedefecten en dichtheid in de aluminiumlegering.

3. Magnesiumlegering

Magnesiumlegeringen worden gekenmerkt door een lage dichtheid, goede warmteafvoer, hoge sterkte, grote elasticiteitsmodulus, goede schokabsorptie, grotere slagkracht dan aluminiumlegeringen en goede corrosieweerstand tegen organische stoffen en alkaliën. Hoofdzakelijk gebruikt in de luchtvaart, ruimtevaart, transport, chemische industrie, raketten en andere gebieden. Bovendien hebben magnesiumlegeringen in veel toepassingsgebieden het potentieel om staal en aluminiumlegeringen te vervangen.

Bij selectief lasersmelten heeft het vormen van magnesiumlegeringen een hogere hardheid en sterkte dan gieten.

4. Roestvrij staal

Door de goede corrosieweerstand van roestvast staal zelf kan roestvast staal zijn uitstekende fysieke en mechanische eigenschappen nog steeds behouden bij hoge temperaturen. Bovendien heeft het poeder een goede vervormbaarheid, een eenvoudig bereidingsproces en lage kosten. Daarom wordt roestvast staal op het gebied van 3D-printen ook veel gebruikt.

Momenteel richt het onderzoek naar selectief lasersmelten van roestvast staal zich vooral op het vergroten van de sterkte en het verminderen van de porositeit.

5. Legeringen op hoge temperatuur

Legeringen op hoge temperatuur verwijzen naar een klasse metalen materialen op basis van ijzer, nikkel en kobalt die lange tijd kunnen werken bij hoge temperaturen boven 600 ° C en onder bepaalde stress. Het heeft een uitstekende sterkte bij hoge temperaturen, goede oxidatieweerstand en weerstand tegen hete corrosie, goede vermoeiingseigenschappen, breuktaaiheid en andere eigenschappen. Voornamelijk gebruikt in de ruimtevaart, energie, enzovoort.

De machinaal bewerkte oppervlakte-integriteit van legeringen op hoge temperatuur speelt een zeer belangrijke rol in hun prestaties. Legeringen voor hoge temperaturen zijn echter typisch moeilijk te bewerken materialen, en problemen zoals een lage kwaliteit van het bewerkte oppervlak en ernstige gereedschapsbreuk treden vaak op tijdens het bewerkingsproces. Dit komt door de hoge hardheid van het microversterkte artikel, de zware werkharding, de hoge schuifspanningsweerstand en de lage thermische geleidbaarheid, en de hoge snijkrachten en snijtemperaturen in het snijgebied.

Met de ontwikkeling van de samenleving is 3D-printtechnologie een nieuwe methode geworden om het technische knelpunt bij het vormen van legeringen op hoge temperatuur 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 soorten metalen materialen voor 3D-printen tegenwoordig geschikt zijn voor industrieel gebruik, kunnen alleen gespecialiseerde metaalpoedermaterialen aan de productievereisten voldoen.

Wat betreft de ontwikkeling van 3D-printen van metalen materialen, is het ook noodzakelijk om het onderzoek naar de relatie tussen materiaalstructuur en eigenschappen op basis van bestaande materialen te versterken, procesparameters te optimaliseren volgens de eigenschappen van materialen, de printsnelheid te verhogen en de porositeit en zuurstof te verminderen inhoud, en verbetering van de oppervlaktekwaliteit. Tegelijkertijd moeten er nieuwe materialen worden ontwikkeld om ze geschikt te maken voor 3D-printen.