Metal 3D baskı malzemesi atılımı, geliştirmenin temelidir
Metal 3D baskı malzemeleri, metal 3D baskı teknolojisinin gelişimi için önemli bir malzeme temelidir. Bir dereceye kadar, malzemelerin geliştirilmesi, 3D baskının daha yaygın olarak kullanılıp kullanılamayacağını belirler. Şu anda metal 3B baskı malzemeleri arasında mühendislik plastikleri, ışığa duyarlı reçineler, kauçuk malzemeler, metal malzemeler ve seramik malzemeler bulunmaktadır. alan uygulanmıştır. Metal 3D baskıda kullanılan bu hammaddeler, sıradan plastik, alçı, reçine vb.den farklı olan metal 3D baskı ekipmanları ve prosesleri için özel olarak geliştirilmiş olup, formları genellikle toz, filamentli, lamelli ve sıvıdır. Beklemek. Genellikle, baskı ekipmanının türüne ve çalışma koşullarına bağlı olarak, kullanılan toz metal 3D baskı malzemelerinin parçacık boyutu 1 ila 100 μm arasında değişir ve tozun iyi akışkanlığını korumak için, tozun genellikle sahip olması gerekir. yüksek derecede küresellik. .
Metal 3D baskı malzemelerinin araştırılması, geliştirilmesi ve atılımı, metal 3D baskı teknolojisinin tanıtımı ve uygulanmasının temelidir ve aynı zamanda tatmin edici baskı için temel garantidir. Birincisi, malzemelerin araştırma ve geliştirmesini güçlendirmek ve eksiksiz bir baskı malzemesi sistemi oluşturmaktır. Son yıllarda metal 3D baskı malzemeleri hızla gelişti. 2013'te metal malzeme baskısı yüzde 28 arttı ve 2014'te yüzde 30'un üzerine çıkarak metal 3D baskı malzemelerinin yaklaşık yüzde 12'sini oluşturdu. Metal malzemeler ağırlıklı olarak titanyum, alüminyum, çelik ve nikeldir. Titanyum alaşımları, yüksek sıcaklık alaşımları, paslanmaz çelik, kalıp çeliği, yüksek mukavemetli çelik, alaşımlı çelik ve alüminyum alaşımları baskı malzemeleri olarak kullanılabilir ve ekipman imalatında, onarımında ve yeniden imalatında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak şu anda metal 3 boyutlu baskı malzeme sistemi yok ve mevcut malzemeler metal 3 boyutlu baskı ihtiyaçlarını karşılamaktan çok uzak.
Lazer stereo biçimlendirme için kullanılan malzemeler esas olarak metal atıl malzemelerdir ve bir sonraki adım, diğer aktif metal baskı malzemelerini denemektir. Geleneksel olarak toz metalurjisinde kullanılan metal tozları, 3D baskının gereksinimlerini tam olarak karşılayamaz ve şu anda baskı için kullanılabilecek birkaç tür metal malzeme vardır ve fiyatı nispeten yüksektir. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Sulzer Metco ve İsveç'teki Sandvik gibi 3D baskı için metal tozu konusunda uzmanlaşmış birkaç yabancı şirket var, ancak bunlar yalnızca birkaç geleneksel metal tozu sağlayabiliyor. Yurtiçi malzeme araştırma ve geliştirme nispeten geride kalıyor ve baskı tozu çok pahalı. Malzeme araştırma ve geliştirme döngüsünün uzun olması ve araştırma ve geliştirmenin ekipmandan daha zor olması nedeniyle, işletmeler çıkarlarını en üst düzeye çıkarmak için malzeme araştırma ve geliştirme yapmak konusunda isteksizdir. Huanghe Cyclone Co., Ltd., elmas mikro tozu ve CBN mikro tozu üretimi yapan birkaç yerli kuruluştan biridir. Üniversite araştırmaları ayrıca 3D baskı ekipmanı ve yazılımına da meraklıdır, bu nedenle baskı malzemeleri metal 3D baskı teknolojisinin geliştirilmesini ve uygulanmasını büyük ölçüde kısıtlamaktadır.
metal tozlar
3D baskıda kullanılan metal tozları genellikle yüksek saflık, iyi küresellik, dar parçacık boyutu dağılımı ve düşük oksijen içeriği gerektirir. Şu anda, 3D baskıda kullanılan metal tozu malzemeleri, takı basmak için kullanılan altın, gümüş ve diğer değerli metal tozu malzemelerine ek olarak, esas olarak titanyum alaşımları, kobalt-krom alaşımları, paslanmaz çelik ve alüminyum alaşımlı malzemeleri içerir. 3D baskı endüstrisi metal parça zincirinin en önemli halkası olan 3D baskı metal tozu, aynı zamanda en büyük değerin yattığı yerdir.
Dünyanın 3D baskı endüstrisindeki yetkili uzmanlar, "2013 Dünya 3D Baskı Teknolojisi Endüstrisi Konferansı"nda, boyutu 1 mm'den küçük metal parçacıkları grubunu ifade eden 3D baskı metal tozunun net bir tanımını verdiler. Tek metal tozu, alaşım tozu ve metalik özelliklere sahip bazı refrakter bileşik tozu dahil. Şu anda, 3D baskı metal tozu malzemeleri arasında kobalt krom alaşımı, paslanmaz çelik, endüstriyel çelik, bronz alaşımı, titanyum alaşımı ve nikel alüminyum alaşımı vb. toz parçacık boyutu, dar parçacık boyutu dağılımı, yüksek küresellik, iyi akışkanlık ve yüksek yığın yoğunluğu.
Titanyum Alaşımlı 3D Baskı
Titanyum alaşımı, yüksek sıcaklık direnci, yüksek korozyon direnci, yüksek mukavemet, düşük yoğunluk ve biyouyumluluk avantajlarına sahiptir ve havacılık, kimya endüstrisi, nükleer endüstri, spor malzemeleri ve tıbbi ekipman ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel dövme ve döküm teknikleri ile hazırlanan titanyum alaşımlı parçalar, yüksek teknoloji alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bir Boeing 747 uçağında kullanılan titanyum miktarı 42,7 tona ulaşıyor. Bununla birlikte, büyük titanyum alaşımlı parçaların geleneksel dövme ve döküm yöntemleriyle üretilmesi, yüksek ürün maliyeti, karmaşık işlem, düşük malzeme kullanım oranı ve sonraki zorlu işleme gibi olumsuz faktörler nedeniyle daha geniş uygulamasını engellemiştir. Metal 3D baskı teknolojisi bu sorunları temelde çözebilir, bu nedenle bu teknoloji son yıllarda doğrudan titanyum alaşımlı parçaların üretilmesi için yeni bir teknoloji haline geldi. Yeni titanyum bazlı alaşımların geliştirilmesi, titanyum alaşımı SLM'nin uygulama araştırmasının ana yönüdür. Titanyum ve titanyum alaşımlarının düşük gerinim sertleştirme indeksi nedeniyle (yaklaşık 0.15), plastik kesme deformasyonuna karşı direnç ve aşınma direnci zayıftır, bu da parçalarının yüksek sıcaklık ve aşındırıcı aşınma koşulları altında kullanımını sınırlar.
Paslanmaz çelik 3D baskı
Paslanmaz çelik, kimyasal korozyon direnci, yüksek sıcaklık direnci ve iyi mekanik özelliklere sahiptir. İyi toz şekillendirilebilirliği, basit hazırlama süreci ve düşük maliyeti nedeniyle 3D metal baskıda kullanılan en eski malzemedir. Örneğin, Huazhong Bilim ve Teknoloji Üniversitesi, Nanjing Havacılık ve Uzay Bilimleri Üniversitesi, Northeastern Üniversitesi ve diğer kurumlar, metal 3D baskı konusunda derinlemesine araştırmalar yürüttüler. Mevcut araştırma, esas olarak eritme işleminde gözenekliliğin azaltılması, mukavemetin arttırılması ve metal tozunun küreselleştirme mekanizmasına odaklanmıştır. Li Ruidi ve ark. 304L paslanmaz çelik tozu üzerinde SLM şekillendirme testleri yapmak için farklı proses parametreleri kullandı, 304L paslanmaz çeliğin yoğunluğu için ampirik bir formül elde etti ve tane büyüme mekanizmasını özetledi.
Süper alaşımların 3 boyutlu baskısı
Süper alaşımlar, 600 derecenin üzerindeki yüksek sıcaklıklarda ve belirli stres ortamlarında uzun süre çalışabilen demir, nikel ve kobalt bazlı bir metal malzeme sınıfını ifade eder. Yüksek yüksek sıcaklık dayanımı, iyi termal korozyon ve oksidasyon direnci ve iyi plastisite ve tokluğa sahiptir. Şu anda, alaşım matrisinin türüne göre kabaca üç türe ayrılabilir: demir bazlı, nikel bazlı ve kobalt bazlı alaşımlar. Yüksek sıcaklık alaşımları esas olarak yüksek performanslı motorlarda kullanılır. Modern gelişmiş uçak motorlarında, yüksek sıcaklık alaşımlı malzemelerin miktarı, motorun toplam kütlesinin yüzde 40 ila yüzde 60'ını oluşturur. Modern yüksek performanslı uçak motorlarının geliştirilmesi, süper alaşımların servis sıcaklığı ve performansına ilişkin daha yüksek gereksinimlere sahiptir. Geleneksel külçe metalurjik prosesi, yavaş soğuma hızına, külçede belirli elementlerin ve ikinci fazların şiddetli ayrışmasına, zayıf sıcak işlenebilirliğe, düzensiz yapıya ve istikrarsız performansa sahiptir. Metal 3D baskı teknolojisi, süper alaşımların şekillendirilmesindeki teknik darboğazı çözmek için yeni bir yöntem haline geldi. NASA, 22 Ağustos 2014'te gerçekleştirdiği yüksek sıcaklıkta ateşleme testinde, metal 3D baskı teknolojisi ile üretilen roket motoru nozulunun 9t rekor bir itme kuvveti ürettiğini iddia etti.
Alüminyum alaşımlı 3D baskı
En hafif yapısal alaşım olan alüminyum alaşımı, özel yüksek mukavemet ve sönümleme özelliklerinden dolayı birçok uygulama alanında çelik ve alüminyum alaşımının yerini alma imkanına sahiptir. Örneğin, otomobil ve uçak bileşenlerinde alüminyum alaşımlarının hafif uygulaması, yakıt tüketimini ve egzoz emisyonlarını azaltabilir. Alüminyum alaşımı yerinde parçalanabilirliğe, düşük Young modülüne, insan kemiğine yakın güce, mükemmel biyouyumluluğa sahiptir ve cerrahi implantasyonda geleneksel alaşımlardan daha fazla uygulama beklentisine sahiptir.
1990'larda metal 3D baskı teknolojisinin ortaya çıkışından bu yana, polimer malzemelerin baskısı giderek metal tozlarının baskısına odaklandı ve çok sayıda yeni teknoloji, yeni ekipman ve yeni malzeme geliştirildi ve geliştirildi. uygulamalı. Şu anda, bilgi teknolojisi inovasyonunun hızı ilerlemeye devam ediyor ve endüstriyel üretim, yeni bir zeka ve dijitalleşme aşamasına giriyor. 2014 yılında Almanya, endüstriyel alanda yıkıcı değişikliklere ve yeniliklere yol açacağı kesin olan "Endüstri 4.0" kalkınma planını önerdi ve 3D baskı teknolojisi, endüstriyel zekanın gelişimi için güçlü bir itici güç olacak. Metal tozu 3D baskı teknolojisi belirli sonuçlar elde etti, ancak malzeme darboğazı kaçınılmaz olarak 3D baskı teknolojisinin tanıtımını etkileyecek ve 3D baskı teknolojisi, malzemeler için daha yüksek gereksinimler ortaya koyuyor. Endüstriyel 3D baskıya uygun pek çok metal malzeme türü vardır, ancak yalnızca özel toz malzemeler endüstriyel üretimin gereksinimlerini karşılayabilir.
3D baskı metal malzemelerinin gelecekteki gelişim yönünün temel olarak üç yönü vardır:
Biri, mevcut malzemeler temelinde malzeme yapısı ve özellikleri arasındaki ilişki üzerine araştırmaların nasıl güçlendirileceği, malzemelerin özelliklerine göre işlem parametrelerinin nasıl daha fazla optimize edileceği, baskı hızının nasıl artırılacağı, gözenekliliğin ve oksijen içeriğinin nasıl azaltılacağı ve yüzey kalitesinin nasıl iyileştirileceği;
İkincisi, mükemmel korozyon direncine, yüksek sıcaklık direncine ve kapsamlı mekanik özelliklere sahip yeni malzemeler geliştirmek gibi metal 3D baskıya uygun hale getirmek için yeni malzemeler geliştirmek;
Üçüncüsü, metal malzeme baskı teknik standartlarının kurumsallaşmasını ve normalleşmesini gerçekleştirmek için 3D baskı metal tozu malzemelerinin teknik standart sistemini revize etmek ve iyileştirmektir.