نحوه انتخاب فلز مناسب برای پروژه پرینت سه بعدی

یک مهندس اخیراً اولین سفارش چاپ سه بعدی فلزی خود را انجام داد و به سادگی «فولاد ضد زنگ» را در زمینه مواد نوشت. قطعات 30 درصد اضافه وزن و اعتبار مونتاژ ناموفق وارد شدند. باید از آلومینیوم استفاده می کردند.

مشتری دیگری ارزان ترین آلیاژ آلومینیوم را برای نمونه اولیه دستگاه پزشکی انتخاب کرد. نمونه ها رد شدند زیرا فاقد گواهینامه های زیست سازگاری لازم بودند.

در دنیای تولید مواد افزودنی، انتخاب مواد نامناسب فقط فاکتور شما را متورم نمی‌کند{0}}بلکه هفته‌ها زمان و اعتبار پروژه را برای شما هزینه می‌کند. موفقیت در یافتن "قوی ترین" فلز نیست. این در مورد تطبیق خواص مواد با محیط قطعه است.

چرا انتخاب مواد بالاترین-تصمیم بازگشت سرمایه شما است

بیشتر خطاهای مادی ناشی از "تفکر طراحی قدیمی"-انتخاب یک فلز به دلیل کارایی آن برای ماشینکاری CNC است. با این حال، در پرینت سه بعدی، انتخاب مواد کل اکوسیستم تولید را دیکته می کند: فرآیند چاپ، ساختارهای پشتیبانی مورد نیاز، و شدت پردازش پس از-.

داده‌های صنعت نشان می‌دهد که تقریباً 35 درصد از دوباره کاری فلزات AM ناشی از عدم تطابق مواد است. هنگامی که شما درگیر یکخدمات پرینت سه بعدی فلز تیتانیومبرای مثال، شما فقط فلز نمی‌خرید. شما متعهد به مدیریت حرارتی خاص و چرخه تسکین{0}}تنش هستید که می‌تواند هزینه را دوبرابر کند، اگر مواد کاملاً ضروری نباشد.

چهار سوالی که هر مهندس باید بپرسد:

عملکرد اولیه: آیا به استحکام کششی بالایی نیاز دارد یا هدایت حرارتی در اولویت است؟

محیط عملیاتی: آیا با مواد شیمیایی خورنده، ارتعاشات شدید یا دمای بالای 500 درجه مواجه خواهد شد؟

الزامات نظارتی: آیا به سازگاری زیستی سازگار با FDA یا قابلیت ردیابی درجه هوافضا- نیاز دارد؟

بودجه "پنهان": آیا پردازش پست{0} (HIP، CNC تکمیل، یا آندایز کردن) را در نظر گرفته اید؟

ماتریس تصمیم گیری انتخاب مواد

برای کمک به تعادل عملکرد در مقابل هزینه، از این ماتریس به عنوان نقطه شروع استفاده کنید.

1. فولاد ضد زنگ: اسب کاری همه کاره

فولاد ضد زنگ (316L و 17-4PH) تقریباً 35٪ از کل مصرف پودر فلز را تشکیل می دهد. به یک دلیل "پیش فرض" است: قابل پیش بینی و مقرون به صرفه است.

316L (انتخاب دریایی/پزشکی): مقاومت در برابر خوردگی عالی و شکل پذیری بالا. ایده آل برای پردازش مواد غذایی و ابزار جراحی.

17-4PH (انتخاب استحکام): می توان آن را تحت عملیات حرارتی تا سختی بسیار بالاتر قرار داد.

نکته هزینه: از 316 لیتر به عنوان پایه هزینه "1x" خود استفاده کنید. اگر قطعه شما به صرفه جویی در وزن زیاد یا مقاومت 600 درجه + حرارت نیاز ندارد، این گزینه مقرون به صرفه ترین-شما است.

2. آلومینیوم: Speedster سبک وزن

وقتی مدیران پروژه بررسی می کنندپرینت سه بعدی فلز آلومینیوم، آنها معمولاً دنبال دو چیز هستند: کاهش وزن و اتلاف گرما.

AlSi10Mg: استاندارد صنعتی. 66 درصد سبک تر از فولاد است و خواص حرارتی عالی را برای سینک های حرارتی و اجزای پهپاد ارائه می دهد.

محدودیت پنهان: آلومینیوم دمای سرویس نسبتاً پایینی دارد (زیر 250 درجه). همچنین به دلیل انبساط حرارتی بالا در حین چاپ نیاز به طراحی پشتیبانی دقیق دارد.

پست{0}}نکته پردازش: بر خلاف تیتانیوم، آلومینیوم به راحتی به CNC پرداخت می‌شود و می‌توان آن را برای مقاومت در برابر سایش آنودایز کرد.

3. تیتانیوم: انتخاب عملکرد برتر

استفاده از خدمات پرینت سه بعدی فلز تیتانیوم حرفه ای اغلب تنها راه برای پروژه های ایمپلنت های پزشکی و هوافضا است.

Ti-6Al-4V (درجه 5): بهترین نسبت قدرت به وزن موجود را ارائه می دهد.

درجه 23 (ELI): نسخه "بینابینی بسیار کم" مخصوص ایمپلنت های پزشکی که مقاومت در برابر خستگی حیاتی است-.

واقعیت بودجه: تیتانیوم معمولاً 3 برابر تا 5 برابر هزینه فولاد ضد زنگ است. هزینه فقط در پودر نیست. در محیط چاپ خلاء-محیط چاپ محفظه و تنش اجباری-دوره های کوره خلاء است.

4. مس: متخصص رسانایی

از نظر تاریخی،پرینت سه بعدی مسبه دلیل انعکاس فلز دشوار بود. امروزه، با تکنولوژی پیشرفته لیزر و آلیاژهای CuCr1Zr، برای سیم‌پیچ‌های القایی با کارایی بالا و نازل‌های موشک خنک‌شده با مایع-مورد استفاده قرار می‌گیرد.

نکته حرفه ای: مس خالص رساناترین اما سخت ترین چاپ است. CuCr1Zr 90% "رسانایی-به-استحکام" نقطه شیرین ارائه می‌دهد که برای استفاده صنعتی بسیار قابل اعتمادتر است.

داده های مقایسه فنی

مشکلات رایج مواد-و نحوه اجتناب از آنها

1. خطای "CNC Copy{1}}Paste".

آلومینیوم 6061 را فقط به این دلیل انتخاب نکنید که قسمت CNC شما از آن استفاده کرده است. در پرینت سه بعدی، AlSi10Mg استاندارد است. تغییر به آلیاژهای غیر استاندارد برای "آشنایی" اغلب هزینه ها را تا 400٪ افزایش می دهد زیرا منبع پودر تخصصی است.

2. مشرف به "مالیات حمایتی"

مواد سفت مانند اینکونل یا تیتانیوم برای جلوگیری از تاب برداشتن به ساختارهای پشتیبانی عظیم نیاز دارند. حذف این پشتیبانی ها به صورت دستی هزینه کار قابل توجهی را اضافه می کند. اگر طراحی پیچیده باشد، یک ماده «بخشنده‌تر» مانند 316L ممکن است در نهایت ارزان‌تر باشد.

3. نادیده گرفتن سختی سطح

آلومینیوم سبک است، اما نرم است. برای کاربردهای فشرده-، باید هزینه آنودایز سخت-را در نظر بگیرید یا به فولاد ابزار یا آلیاژ CoCr تغییر دهید.

اکنون تماس بگیرید

هیچ فلزی «کامل» وجود ندارد-تنها فلز مناسبی برای مبادله-میان وزن، قدرت و کیف پول شما. با شناسایی محدودیت‌های محیطی و نیازهای{3}}پس از پردازش زودهنگام، می‌توانید از تله‌های «30 درصد اضافه وزن» یا «شکست سازگاری زیستی» که پروژه‌ها را از مسیر خارج می‌کند جلوگیری کنید.

آماده بهینه سازی ساخت بعدی خود هستید؟ خواه به یک سرویس تخصصی چاپ سه بعدی فلز تیتانیوم برای هوافضا نیاز داشته باشید یا به مسی چاپ سه بعدی با رسانایی بالا برای وسایل الکترونیکی، تیم مهندسی ما می‌تواند هزینه و عملکرد را مقایسه کند.