رایج ترین مواد مورد استفاده در پرینت سه بعدی فلزی کدامند؟

از نازل‌های سوخت پیچیده در موتورهای جت گرفته تا کاشت‌های ارتوپدی تیتانیوم سفارشی{0}}، تولید افزودنی‌های فلزی از یک آزمایش "آینده‌نگر" به سنگ بنای تولید صنعتی مدرن تبدیل شده است. با این حال، برای اکثر مدیران محصول و متخصصان تدارکات، چالش پیدا کردن چاپگر نیست-بلکه پیمایش در فهرست پیچیده‌تر آلیاژهای موجود است.

از اوایل سال 2024، داده های تحقیقات گراند ویو نشان می دهد که در حالی که بازار AM فلزی با CAGR بیش از 20 درصد در حال رشد است، بزرگترین گلوگاه انتخاب مواد باقی می ماند. انتخاب آلیاژ نادرست فقط منجر به ایجاد یک قطعه "زیر همتراز" نمی شود. منجر به خرابی مکانیکی فاجعه‌بار، هدر رفت بودجه و ماه‌ها تاخیر-به-برنامه‌های بازار می‌شود.

ریسک بالای انتخاب مواد در Metal AM

چرا "ذهنیت CNC" برای چاپ سه بعدی کار نمی کند؟

در ماشینکاری سنتی CNC، تغییر از فولاد ضد زنگ به آلومینیوم ممکن است فقط به تغییر ابزار و تنظیم سرعت نیاز داشته باشد. در دنیای تولید افزودنی (AM)، ماده فرآیند است. این ماده قدرت لیزر، سرعت اسکن و کل استراتژی مدیریت حرارتی ساختمان را دیکته می کند.

انتخاب یک آلیاژ ناسازگار برای یک هندسه خاص می‌تواند منجر به ترک‌های تنش داخلی، "تاب‌خوردگی" یا تخلخل میکروسکوپی شود. هنگامی که هزینه چاپ سه بعدی فلزی برای هر قطعه در خط است، این شکست های فنی به خطرات تجاری گران قیمت تبدیل می شوند.

فرآیند تطبیق با مواد

در حالی که بیشتر فلزات صنعتی از ذوب لیزری انتخابی (SLM) یا تف جوشی مستقیم لیزری فلزات (DMLS) استفاده می کنند، انتخاب مواد اغلب دستگاه را دیکته می کند.

SLM/DMLS: بهترین برایچاپ سه بعدی آلیاژهای آلومینیومو تیتانیوم که در آن چگالی بالا حیاتی است.

جت بایندر: اغلب برای دسته‌های بزرگ فولاد زنگ نزن مقرون به صرفه‌تر است، مشروط بر اینکه انقباض ایجاد شده در مرحله پخت کوره بعدی را در نظر بگیرید.

آلیاژهای آلومینیوم: چرا استاندارد طلایی برای سبک وزن هستند؟

نقش آلومینیوم در تولید 2024

چاپ سه بعدی آلیاژهای آلومینیوم بزرگترین بخش حجمی بازار فلزات AM را امروز نشان می دهد. آلومینیوم به دلیل استحکام استثنایی-به نسبت وزن و هدایت حرارتی بالا، اولین انتخاب برای براکت های هوافضا و مبدل های حرارتی خودرو است. تقریباً 2.7 گرم بر سانتی‌متر مربع، 65 درصد کاهش وزن را در مقایسه با فولاد ارائه می‌کند.

تفکیک فنی: AlSi10Mg در مقابل AlSi7Mg

اکثر تامین کنندگان پرینت سه بعدی فلزات صنعتی بر روی این دو درجه کار تمرکز می کنند:

بینش متخصص: هنگام سفارش تولید کننده پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوم برای تولید قطعات، همیشه عملیات حرارتی را مشخص کنید. آلومینیوم "همانطور که-چاپ شده" اغلب شکننده است. تنش‌زدایی مناسب یا چرخه پیری T6 در واقع پتانسیل ساختاری مواد را باز می‌کند.

تیتانیوم: گزینه برتر{0} عملکرد بالا

آیا تیتانیوم ارزش هزینه را دارد؟

وقتی به دنبال الف هستیدخدمات پرینت سه بعدی فلز تیتانیوم، شما روی ماده ای سرمایه گذاری می کنید که با استحکام فولاد آلیاژی بالا تقریباً نیمی از وزن آن مطابقت دارد. فراتر از هوافضا، "برنامه قاتل" آن زیست سازگاری است.

انتخاب درجه: Ti-6Al-4V در مقابل Ti-6Al-4V ELI

Ti-6Al-4V (درجه 5): استاندارد برای قطعات مسابقه و هوافضا. مقاومت در برابر حرارت بالا و استحکام کششی باورنکردنی (950MPa+) را ارائه می دهد.

Ti{4}}6Al-4V ELI (درجه 23): نسخه "Interstitials Extra Low". این استاندارد درجه پزشکی برای ایمپلنت ها و بریج های دندانی است زیرا ناخالصی هایی را که می توانند باعث واکنش های بیولوژیکی نامطلوب شوند به حداقل می رساند.

بینش متخصص: بسیاری از خریداران تصور می کنند که تیتانیوم به دلیل قیمت پودر بسیار گران است. با این حال، با استفاده از «بهینه‌سازی توپولوژی»-طراحی قطعاتی که فقط مواد را در جایی که تنش است قرار می‌دهند-می‌توانید وزن قطعه را در مقایسه با نسخه ماشین‌کاری شده{4} 50 درصد کاهش دهید و قیمت نهایی کارخانه خدمات چاپ سه‌بعدی تیتانیوم را به طرز شگفت‌آوری رقابتی کند.

فولاد ضد زنگ: اسب کار قابل اعتماد

چه زمانی فولاد را نسبت به آلومینیوم انتخاب کنیم؟

فولاد ضد زنگ "همه-گردنده" برای قطعات صنعتی کاربردی است. در حالی که خدمات چاپ سه بعدی فولاد ضد زنگ 316L استاندارد ابزارهای دریایی و پزشکی به دلیل مقاومت در برابر خوردگی است، 17-4 PH برای ابزارهای سنگین و اجزای موتور انتخابی است.

316L: شکل پذیری عالی؛ مناسب برای قطعاتی که نیاز به مقاومت در برابر مواد شیمیایی خورنده یا استریل شدن دارند.

17-4 PH: یک فولاد مارتنزیتی که می‌توان آن را تحت عملیات حرارتی قرار داد تا به سختی فوق‌العاده دست یافت.

بینش متخصص: مراقب پرداخت سطح باشید. فولاد ضد زنگ "به عنوان-چاپ شده" دارای زبری سطح (Ra) حدود 10-15 میکرون است. اگر به روکش آینه ای نیاز دارید، مطمئن شوید که خدمات ساخت افزودنی فلزی شما دارای قابلیت ماشینکاری CNC یا پولیش الکتریکی داخلی است.

آلیاژهای برنج و مس: پیمایش در چالش بازتاب

ظهور چاپ سه بعدی مس و برنج

برای مدت طولانی،چاپ سه بعدی برنجیو مس خالص "وظیفه غیرممکن" این صنعت بود، زیرا این فلزات انرژی لیزر را به دستگاه منعکس می کنند و به طور بالقوه اپتیک را از بین می برند.

با این حال، با ظهور لیزرهای فیبر{0}بالا و فناوری لیزر سبز، تامین‌کنندگان تخصصی قطعات پرینت سه بعدی برنجی اکنون می‌توانند قطعات رسانایی بالا-برای:

کانکتورهای الکتریکی و کویل های القایی.

سخت افزار تزئینی لوکس.

هیت سینک-با راندمان بالا.

مقایسه خلاصه: ماتریس عملکرد مواد

انطباق و مقررات: غیرقابل مذاکره-

اگر به دنبال یک صنعت تحت نظارت هستید، کارخانه چاپ سه بعدی فلزی سفارشی شما باید چیزی بیش از یک قطعه را فراهم کند. آنها باید یک دنباله کاغذی ارائه دهند:

ISO 13485 / AS9100: به ترتیب برای پزشکی و هوافضا ضروری است.

گزارشات آزمایش مواد (MTR): اثبات اینکه شیمی پودر با مشخصات مطابقت دارد.

Density Verification: Typically, industrial-grade parts should be >99.5٪ متراکم برای اطمینان از عمر خستگی.