Pulver för 3D-utskrift av titan
titanpulver för 3d-utskrift är en stark, lätt strukturmetall som får omfattande användning vid additiv tillverkning inom flyg-, medicin-, fordons- och industrisektorerna. Pulver av titanlegeringar som Ti-6Al-4V gör det möjligt att 3D-printa komplexa delar som ger hög hållfasthet tillsammans med korrosionsbeständighet och biokompatibilitet.
Låg MOQ
Tillhandahålla låg minsta orderkvantitet för att möta olika behov.
OEM & ODM
Tillhandahålla kundanpassade produkter och designtjänster för att tillgodose unika kundbehov.
Tillräckligt lager
Säkerställa snabb orderhantering och tillhandahålla tillförlitlig och effektiv service.
Kundtillfredsställelse
Tillhandahålla högkvalitativa produkter med kundnöjdhet i fokus.
dela denna produkt
Innehållsförteckning
Översikt
Titan är en stark och lätt konstruktionsmetall som används i stor utsträckning vid additiv tillverkning inom flyg-, medicin-, fordons- och industrisektorerna. Pulver av titanlegeringar som Ti-6Al-4V gör det möjligt att 3D-printa komplexa delar som ger hög hållfasthet tillsammans med korrosionsbeständighet och biokompatibilitet.
Selektiv lasersmältning (SLM) och elektronstrålesmältning (EBM) kan bearbeta fint titanpulver till helt täta komponenter med invecklad design som inte är möjlig genom maskinbearbetning eller gjutning. Denna guide omfattar Ti-legeringskompositioner, egenskapsdata, applikationer, skrivarparametrar och leverantörer för att utnyttja fördelarna med 3D-utskrift av metall.
Sammansättning av tryckpulver av titan
Titanlegeringar består främst av titan med andra legeringselement som aluminium, vanadin, järn, molybden med mera för att förbättra specifika egenskaper. De vanligaste titankvaliteterna för AM inkluderar:
| Legering | Ti innehåll | Viktiga legeringselement |
|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | Bal. 88%+ | Aluminium 6%, vanadin 4% |
| Ti-6Al-4V ELI | Bal. 89%+ | Aluminium 6%, vanadin 4% |
| Ti 6242 | Bal. | Aluminium 6%, molybden 2% |
| Ti64 | Bal. 90% | Aluminium 6%, vanadin 4% |
- Ti-6Al-4V (Grade 5) är den mest populära titanlegeringen, vars styrka kommer från +Al-stabilisering och +V-utskiljningshärdning. En variant med extra låg interstitial (ELI) har hög duktilitet.
- Legeringen Ti 6242 ersätter en del vanadin för att göra den mer lämplig för biokompatibla ortopediska implantat som kräver osseointegration.
- Spårämnen som järn, syre, kväve och kol minimeras eftersom de påverkar de mekaniska egenskaperna negativt om de förekommer utanför angivna gränser.
Egenskaper hos tryckpulver av metall och titan
Viktiga materialegenskaper som gör titanlegeringar attraktiva för flygplan och medicintekniska produkter är bl.a:
| Fastighet | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI |
|---|---|---|
| Täthet | 4,43 g/cm3 | 4,43 g/cm3 |
| Smältpunkt | 1604-1660°C | 1650°C |
| Draghållfasthet | 895-975 MPa | 860-965 MPa |
| Utbyteshållfasthet (0,2% förskjutning) | 825-869 MPa | 795-827 MPa |
| Töjning | 10-16% | >15% |
| Young's modul | 114 GPa | 105 GPa |
| Termisk konduktivitet | 7,0 W/m-K | 7,2 W/m-K |
| Elektrisk resistivitet | 170-173 μΩ-cm | 198 μΩ-cm |
- Hög hållfasthet i förhållande till låg densitet (hälften av stål) gör titankomponenter lättare. Hållfastheten överträffar vanliga aluminiumlegeringar samtidigt som korrosionsproblem undviks.
- Tillräckligt segt för kallformning. Extra låga interstitiella varianter som Ti64 ELI ökar töjningen ytterligare.
- Smältpunkt över 1600°C. Behåller sina egenskaper vid 400-500°C.
- Termiska och elektriska ledningsförmågor är ganska låga för att undvika gnistor och isolera värme.
Tillämpningar av 3D-tryckta titandelar av metall
Flyg- och rymdindustrin
- Strukturella flygplansskrovfästen, ribbor, impellrar och beslag
- Lättare turboladdarhus och värmeväxlare
- Konforma kylkanaler integrerade i turbinsektioner för jetmotorer
- Anpassade UAV/drone-ramar som överensstämmer med komponenterna
Sjukvård och tandvård
- Ortopediska knä-, höft-, ryggrads- och käkimplantat som acetabulära skålar
- Dentala distanser för kronor och broar
- Skräddarsydda plattor för kraniell rekonstruktion som är specifika för patientens anatomi
Fordon
- Motorhusfästen och upphängningskomponenter
- Conformal close-contour cooling integrerad i formsprutningsverktyg
- Lätta bromsskivrotorer med intrikata luftflödesgeometrier
Processparametrar för 3D-utskrift av titan
Viktiga parametrar vid användning av titanpulvermaterial i pulverbäddsfusionsprocesser:
LPBF-inställningar
| Parameter | Räckvidd |
|---|---|
| Lasereffekt (W) | 170-380W |
| Skanningshastighet (mm/s) | 700-1100 mm/s |
| Strålstorlek (μm) | 75-115 μm |
| Skiktets höjd (μm) | 20-75 μm |
| Avstånd mellan luckor (μm) | 80-160 μm |
| Skärmande gas | Argon |
EBM-inställningar
| Parameter | Räckvidd |
|---|---|
| Strålningseffekt (W) | 3 kW |
| Strålningshastighet (mm/s) | Upp till 8 m/s |
| Storlek på balk (mm) | 0.2-0.4 |
| Skiktets höjd (mm) | 0.05-0.2 |
| Byggtemperatur (°C) | 650-800°C |
LPBF kräver stödstrukturer medan EBM bygger metall utan hjälp. ≥99%-densitet uppnås efter spänningsavlastning och varm isostatisk pressning. Minsta väggtjocklek är normalt 100-150 mikrometer.
Leverantörer av tryckpulver av titan
Ledande metalltillverkningsföretag har certifierat titanpulver för additiva processer:
| Företag | Ti Grade Erbjuds | Morfologi | Partikelstorlek |
|---|---|---|---|
| AP&C | Ti-6Al-4V, Ti64 ELI | Plasma atomiserad, sfärisk | 15-53 mikrometer |
| Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Atomiserad plasma | 15-45 mikrometer |
| Snickare Tillsats | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Atomiserad gas | 10-45 mikrometer |
| ATI Pulvermetall | Ti-6Al-4V | Atomiserad plasma | 10-45 mikrometer |
| Sandvik Osprey | Ti6Al4V, Ti 6242, Ti64 ELI | Gas finfördelad, sfärisk | 15-100 mikrometer |
Kostnad för tryckpulver av titan
Som en avancerad lättviktslegering för högpresterande applikationer är titanpulver mycket prisvärt:
- Materialpriserna varierar från $200 till $500 per kg
- Kundanpassade legeringar med snävare partikelstorlekar och hög renhet ökar kostnaderna ytterligare
- Återvunnet pulver är billigare och ger god flytbarhet
Efterbearbetning för 3D-printade delar i titan
Efter tryckning genomgår titankomponenterna:
Borttagning av stöd - Separera försiktigt stöd med EDM-skärning där det är möjligt, bryt bort mindre delar
Stresslindring - Värmebehandla hela byggplattan försiktigt till 650°C i 2 timmar i argon för att minska restspänningar
Isostatisk varmpressning - HIP-process vid 920°C och 100 MPa i 3 timmar för att sluta inre hålrum >99% densitet
Lösning Behandling - Blötläggning vid 705°C i 1 timme, därefter luft/vatten-släckning för att utveckla önskad mikrostruktur
Maskinbearbetning - CNC-fräsning av kritiska anslutningsytor för att uppfylla kraven på dimensionstolerans
Blästring + syraetsning - Slipning med aluminiumoxid följt av syraetsning för att rengöra ytor
Kvalitetstestning - Bekräfta att kemi, mikrostruktur, skikt-för-skikt-kvalitet och mekaniska egenskaper uppfyller specifikationerna
Standarder för 3D-utskrift av titan
| Standard | Titel | Organisation |
|---|---|---|
| ASTM F2924 | Standardspecifikation för additiv tillverkning av titan-6 aluminium-4 vanadin med pulverbäddsfusion | ASTM |
| ASTM F3001 | Standardspecifikation för additiv tillverkning av titan-6 aluminium-4 vanadin ELI (Extra Low Interstitial) med pulverbäddsfusion | ASTM |
| AMS 2801 | Värmebehandling av delar i titanlegering | SAE International |
| AMS 2879 | Gasatomiseringsprocess Ti pulver | SAE |
| AMS 700 | Analytiska förfaranden och testmetoder för pulver och pulvermetallurgiska produkter | SAE |
Framtidsutsikter för pulverbäddsutskrift med titan
Medan flygindustrin driver 70% av efterfrågan för närvarande tack vare betydande delkonsolidering och viktbesparande fördelar, kommer titan AM-antagandet att accelerera inom bilindustrin, sportartiklar och fler konsumentsektorer när kostnaderna sjunker. Fler Ti tryckta applikationer inkluderar:
Flyg- och rymdindustrin - Större och helt tryckta primära strukturer som turbinblad och framtida passagerarkabiner, som utnyttjar styrkor i designkomplexitet, konsolidering av delmontering och korrosionsbeständighet.
Biomedicinsk- Fler patientanpassade proteser och implantat, t.ex. ryggradsburar som är anpassade efter anatomin med gitterinteriörer som främjar vävnadsinväxt, vilket möjliggörs av titans biokompatibilitet och benbindningsförmåga.
Fordon - Lättviktskomponenter för fjädring, chassi och drivlina, t.ex. vevstakar och vevaxlar, samt högpresterande ventiler och kolvar som är motståndskraftiga mot utmattning och höga temperaturer.
Olja och gas - Ventilhus för borrhål och borrverktyg som drar nytta av korrosionsbeständighet i heta, sura miljöer som innehåller vätesulfid och klorider. Arkitektur skräddarsydd för att maximera flödet.
Konsumentprodukter - Kundanpassad sportutrustning som cykelramar och golfklubbshuvuden som matchar profiler till individer. Utnyttjar hög hållfasthet i förhållande till vikt och flexibilitet i formerna; Fuller-anpassning i avvaktan på kostnadsminskningar.
Köparens guide för 3D-skrivare med titanpulverbädd
Viktiga överväganden för skrivaren inkluderar:
Precision - noggrann kontroll och kalibrering av smältbadet för mekaniska egenskaper vid stora byggnationer
Inert atmosfär - argon med hög renhet, kritiskt med reaktivt titanmaterial för att förhindra kontaminering från syre, kväve
Automatisering - pulverhanteringssystem för att minimera exponering och underlätta kontinuerlig produktion
Smart programvara - strategier för specialskanning anpassning till termisk historia
Ledande modeller inkluderar:
- 3D Systems DMP Factory 500
- GE Additive Concept Laser Xline 2000R
- EOS M 400-4 4-lasersystem
- Renishaw RenAM 500 Quad lasermaskin
Kostnadsjämförelse: Additiv tillverkning av titan jämfört med maskinbearbetning
| Kostnadsaspekt | Additiv tillverkning | CNC-bearbetning |
|---|---|---|
| Materialkostnad | $200-$500 per kg | $100-$150 per kg |
| Arbete | ~2-3X produktionstid | Snabbare processtid |
| Utnyttjande av utrustning | ~$50 per skrivartimme | $70-$200 per CNC-maskintimme |
| Köp-till-flyg-förhållande | 1:1 effektiv användning | Upp till 20:1 materialspill |
| Total kostnad idag | $150-$1000 per kg | $50-$200 per kg |
| Framtida produktion Prognos | $50-$150 per kg | Ingen störning förväntas |
Additiv tillverkning kostar idag mellan 2-10 gånger mer än konventionell titanbearbetning beroende på inköpskvantiteter och kvalitetsförväntningar, men ger större designfrihet.
I takt med att AM-produktiviteten ökar och fler slutanvändarkomponenter godkänns i olika branscher blir de prognostiserade kostnaderna konkurrenskraftiga jämfört med maskinbearbetning genom betydande lättvikts- och komponentkonsolidering - upp till 65% viktreduktion har demonstrerats.
Påverkan på miljön: 3D-utskrift av metall jämfört med maskinbearbetning
| Mått på hållbarhet | Additiv tillverkning av metall | CNC-bearbetning av metaller |
|---|---|---|
| Energianvändning | HIGH - Selektiva strålmatningar punkt för punkt | Lägre energiintensitet |
| Effektivitet i material | Nära nettoform, mycket lite spill | Upp till 90% materialspill genom subtraktion av lagerstänger |
| Återanvändbarhet | 90%+ pulveråtervinning, återvunnet | Metallchip har inga återanvändningsvägar |
| CO2-utsläpp | Lägre energiåtgång per färdig detalj | Jämförelsevis mer koldioxidutsläpp för samma komponent |
Trots hög lokal energiförbrukning möjliggör AM betydande materialbesparingar genom lättviktsoptimerade konstruktioner och återanvändning av pulver för att minimera miljöavtrycket på systemnivå.
Vanliga frågor om 3D-utskrift med metallpulverbädd
F: Vilken partikelstorleksfördelning rekommenderas för titanpulver som används i AM?
A: De flesta titanpulver för 3D-utskrift har partikelstorlekar som sträcker sig från 15 mikron upp till 45 mikron. Vissa distributioner går upp till 105 mikron. Nyckeln är hög pulverflödesförmåga och packningstäthet.
F: Vilken efterbehandlingsmetod används för att förbättra den tryckta titandelendensiteten till nära 100%?
S: Varm isostatisk pressning av hela den 3D-tryckta byggplattan vid temperaturer runt 920°C under 100 MPa tryck i 3+ timmar är nödvändig för att helt stänga inre hålrum och mikroporositet i titantryckta delar efter att stöd har tagits bort.
F: Har Ti-6Al-4V titanlegering god svetsbarhet för efterbearbetning av 3D-tryckta delar av metall?
S: Ja, titan av kvalitet 5 Ti 6-4 erbjuder utmärkt svetskompatibilitet genom TIG- och laserteknik för sammanfogning av komplexa tryckta enheter eller vattentäta tätningar tack vare låg syrehalt - mycket bättre än rostfritt stål. Korrekt avskärmning krävs fortfarande.
F: Vilken bransch driver den största efterfrågan på additiv tillverkning av metall med titanlegeringar?
S: Flyg- och rymdsektorn förbrukar för närvarande över 50% av kapaciteten för additiv tillverkning av titan tack vare högvärdiga strukturella applikationer som drar stor nytta av viktminskningar genom topologioptimerade konstruktioner och konsolidering av konventionellt monterade komponenter.
F: Krävs det någon värmebehandling efter bearbetning för titandelar som tillverkas med fusionsmetoder med kraftbädd?
S: Ja, avspänning, het isostatisk pressning, lösningsbehandling och åldring är alla nödvändiga värmebehandlingar för 3D-utskrivna titankomponenter för att uppnå dimensionsstabilitet, mikrostrukturell omvandling och optimala mekaniska egenskaper som hårdhet, drag- och sträckgräns.
Fråga: Vilken titanlegeringssammansättning är att föredra för medicinska implantat - Ti64 eller Ti6242?
Svar: Både Ti6Al4V och Ti6242 ger biokompatibla tryckta implantat som matchar patientens anatomi, men ortopeder föredrar legeringen med lägre vanadinhalt på grund av problem med osseointegration som förhindrar bentillväxt, vilket gör att Ti6242 används mer.
Få det senaste priset
Om Xmetto
Produktkategori
HOT SALE
KONTAKTA OSS
Har du några frågor? Skicka oss meddelande nu! Vi kommer att betjäna din begäran med ett helt team efter att ha fått ditt meddelande.
