Genel Bakış
Katmanlı üretim (AM) olarak da bilinen 3D baskı, karmaşık bileşenleri doğrudan dijital modellerden katman katman oluşturmak için metal tozlarını kullanır. Tozlar, CAD modeli geometrileri tarafından yönlendirilen hassas ısı kaynakları tarafından seçici olarak eritilir veya bağlanır.
Metaller için popüler AM süreçleri arasında bağlayıcı püskürtme, yönlendirilmiş enerji biriktirme, toz yatağı füzyonu, tabaka laminasyonu ve daha fazlası bulunur. Her biri, optimum yoğunluk, yüzey kalitesi, boyutsal doğruluk ve mekanik özellikler elde etmek için belirli özelliklere sahip toz hammaddesi gerektirir.
Bu kılavuz, alaşım türleri, toz üretim yöntemleri, temel toz özellikleri, uygulamalar, teknik özellikler, tedarikçiler ve malzeme tedarik ederken dikkat edilmesi gerekenler dahil olmak üzere 3D baskı için metal tozlarına derinlemesine bir bakış sağlar. Faydalı karşılaştırma tabloları, toz seçimi ve kalifikasyonuna yardımcı olmak için teknik verileri özetlemektedir.
Optimize edilmiş 3D baskı tozlarının bilgili tedarikçileriyle bağlantı kurmak, üreticilerin baskı kalitesini artırmasına, hataları azaltmasına ve tasarım özgürlüğü, daha hızlı yineleme ve parça konsolidasyonu gibi AM avantajlarından tam olarak yararlanmasına olanak tanır.
3D Baskı Tozları için Alaşımlar
AM süreçlerine uygun toz formunda çok çeşitli metaller ve alaşımlar mevcuttur:
İçin Ortak Alaşım Sistemleri 3D Baskı Metal Tozları
- Paslanmaz çelikler
- Takım çelikleri
- Titanyum ve titanyum alaşımları
- Alüminyum alaşımlar
- Nikel süper alaşımları
- Kobalt-krom alaşımları
- Bakır alaşımları
- Değerli metaller
Korozyon direnci, mukavemet, sertlik, iletkenlik veya diğer özellikler açısından belirli uygulama gereksinimlerini karşılamak için hem standart hem de özel alaşımlar tedarik edilebilir.
AM için Metal Tozu Üretim Yöntemleri
Katmanlı üretim, metal tozları kullanılarak üretilir:
3D Baskı için Tipik Metal Tozu Üretim Yöntemleri
- Gaz atomizasyonu
- Su atomizasyonu
- Plazma atomizasyonu
- Elektroliz
- Karbonil demir prosesi
- Mekanik alaşımlama
- Metal hidrürleme/dehidrürleme
- Plazma sferoidizasyonu
- Granülasyon
Küresel atomize tozlar, çoğu AM işlemi için gereken optimum akışı ve yoğun paketlemeyi sağlar. Bazı teknikler nano ölçekli veya özelleştirilmiş alaşım parçacıklarına izin verir.
Metal Baskı Tozlarının Temel Özellikleri
AM için kritik toz özellikleri şunları içerir:
Metal 3D Baskı Toz Özellikleri
| Karakteristik | Tipik Değerler | Önem |
|---|---|---|
| Parçacık boyutu dağılımı | 10 ila 45 mikron | Yoğunlaşmayı ve yüzey kalitesini etkiler |
| Parçacık şekli | Küresel | Akışı ve paketlemeyi iyileştirir |
| Görünür yoğunluk | 2 ila 4 g/cc | Yatak yoğunluğunu etkiler |
| Musluk yoğunluğu | 3 ila 6 g/cc | Sıkıştırılabilirliği gösterir |
| Salon akış hızı | 25-50 sn/50g | Pürüzsüz toz yayılımı sağlar |
| Ateşleme sırasında kayıp | 0.1-0.5% | Düşük nem baskıyı iyileştirir |
| Oksijen içeriği | <0,1% | Mikroyapısal kusurları en aza indirir |
Partikül boyutu, şekli ve kimyası gibi özelliklerin hassas bir şekilde kontrol edilmesi, istenen mekanik özelliklere sahip tamamen yoğun AM parçaları elde etmek için kritik öneme sahiptir.
Uygulamaları 3D Baskı Metal Tozları
AM, geleneksel tekniklerle mümkün olmayan karmaşık geometrileri mümkün kılar:
Metal 3D Baskı Uygulamaları
| Endüstri | Kullanım Alanları | Avantajlar |
|---|---|---|
| Havacılık ve Uzay | Türbin kanatları, yapılar | Tasarım özgürlüğü, ağırlık azaltma |
| Tıbbi | İmplantlar, protezler, aletler | Özelleştirilmiş şekiller |
| Otomotiv | Prototiplerin ve araçların hafifletilmesi | Hızlı yineleme |
| Savunma | Drone parçaları, koruyucu yapılar | Hızlı prototipler ve kısa süreli üretimler |
| Enerji | Isı eşanjörleri, manifoldlar | Parça konsolidasyonu ve topoloji optimizasyonu |
| Elektronik | Ekranlama, soğutma cihazları, EMI | Karmaşık kapalı yapılar |
Hafifletme, parça birleştirme ve zorlu ortamlar için yüksek performanslı alaşımlar, geleneksel üretim yöntemlerine göre önemli avantajlar sağlar.
3D Baskı Metal Tozları için Özellikler
Uluslararası spesifikasyonlar AM toz özelliklerinin standartlaştırılmasına yardımcı olur:
Katmanlı Üretim için Metal Tozu Standartları
| Standart | Kapsam | Parametreler | Test Yöntemleri |
|---|---|---|---|
| ASTM F3049 | AM metallerinin karakterizasyonu için kılavuz | Örnekleme, boyut analizi, kimya, kusurlar | Mikroskopi, difraksiyon, SEM-EDS |
| ASTM F3001-14 | AM için titanyum alaşımları | Partikül boyutu, kimya, akış | Eleme, SEM-EDS |
| ASTM F3301 | AM için nikel alaşımları | Partikül şekli ve boyut analizi | Mikroskopi, görüntü analizi |
| ASTM F3056 | AM için paslanmaz çelik | Kimya, toz özellikleri | ICP-OES, piknometri |
| ISO/ASTM 52921 | AM tozları için standart terminoloji | Tanımlar ve toz özellikleri | Çeşitli |
Yayınlanan spesifikasyonlara uygunluk, kritik uygulamalar için tekrarlanabilir, yüksek kaliteli toz hammadde sağlar.
Küresel Tedarikçiler 3D Baskı Metal Tozları
AM için optimize edilmiş metal tozlarının önde gelen uluslararası tedarikçileri şunlardır:
3D Baskı için Metal Tozu Üreticileri
| Tedarikçi | Malzemeler | Tipik Partikül Boyutu |
|---|---|---|
| Sandvik | Paslanmaz, takım çeliği, nikel alaşımları | 15-45 mikron |
| Praxair | Titanyum, süper alaşımlar | 10-45 mikron |
| AP&C | Titanyum, nikel, kobalt alaşımları | 5-25 mikron |
| Marangoz Katkısı | Kobalt krom, paslanmaz, bakır | 15-45 mikron |
| LPW Teknoloji | Alüminyum alaşımları, titanyum | 10-100 mikron |
| EOS | Takım çeliği, kobalt krom, paslanmaz | 20-50 mikron |
Birçoğu, bağlayıcı püskürtme, toz yatağı füzyonu ve yönlendirilmiş enerji biriktirme gibi yaygın AM yöntemleri için özel olarak tasarlanmış ince küresel tozlara odaklanmaktadır.
3D Baskı Metal Tozu için Satın Almada Dikkat Edilmesi Gerekenler
Metal tozu tedarikçileriyle görüşülmesi gereken temel hususlar:
- İstenen alaşım bileşimi ve özellikleri
- Hedef partikül boyutu dağılımı ve şekli
- Zarf yoğunluğu ve salon akışkanlığı
- Oksijen ve nem gibi izin verilen kirlilik seviyeleri
- Gerekli test verileri ve toz karakterizasyonu
- Mevcut miktar aralığı ve teslim süreleri
- Piroforik malzemeler için özel taşıma önlemleri
- Kalite sistemleri ve toz menşei izlenebilirliği
- AM'ye özgü toz gereksinimlerinde teknik uzmanlık
- Lojistik ve teslimat mekanizmaları
Prosesiniz ve bileşenleriniz için ideal toz seçimini sağlamak için optimize edilmiş AM tozları konusunda deneyimli tedarikçilerle yakın çalışın.
Metal 3D Baskı Tozlarının Artıları ve Eksileri
AM için Metal Tozlarının Faydaları ve Sınırlamaları
| Avantajlar | Dezavantajlar |
|---|---|
| Karmaşık, özelleştirilmiş geometrilere izin verir | Geleneksel malzemelere göre daha yüksek maliyet |
| Geliştirme süresini önemli ölçüde kısaltır | Gerekli toz işleme önlemleri |
| Montajları ve hafiflikleri basitleştirir | As-baskılı parçalarda genellikle son işlem gerekir |
| Dövme malzemelere yakın özellikler elde eder | Boyut ve yapı hacmi kısıtlamaları |
| Pahalı kalıpları, kalıpları, takımları ortadan kaldırır | Termal gerilimler çatlama ve bozulmaya neden olabilir |
| Parça konsolidasyonu ve topoloji optimizasyonu sağlar | Geleneksel yöntemlere göre daha düşük üretim hacimleri |
| Uçuş başına satın alma oranını büyük ölçüde artırır | Titiz toz karakterizasyonu ve parametre geliştirme gerektirir |
Uygun şekilde kullanıldığında metal AM ezber bozan faydalar sağlar ancak başarılı bir şekilde uygulanması için uzmanlık gerektirir.
SSS
AM için metal tozu parçacık boyutu ne kadar küçük olabilir?
Özel atomizasyon teknikleri 1-10 mikrona kadar toz üretebilir, ancak çoğu metal yazıcı iyi akış ve paketleme için 15-20 mikron civarında minimum boyutla en iyi şekilde çalışır.
Basılı metal parçalarda kötü yüzey kalitesine ne sebep olur?
Yüzey pürüzlülüğü, yüzeylere yapışan kısmen erimiş toz, sıçrama, merdiven basamağı ve optimum olmayan eriyik havuzu özelliklerinden kaynaklanır. Daha ince tozlar kullanmak ve ideal işleme parametrelerini ayarlamak yüzeyi pürüzsüzleştirir.
Tüm metal 3D baskı yöntemleri aynı tozlarla mı çalışıyor?
Örtüşme olsa da, bağlayıcı püskürtme genellikle toz yatağı füzyonundan daha geniş bir toz boyutu dağılımı kullanır. Bazı prosesler erime noktaları veya reaktiviteye bağlı olarak belirli alaşımlarla sınırlıdır.
Karışık veya bimetalik tozlar nasıl yapılır?
Ön alaşımlı tozlar tek tip özellikler sağlar, ancak kompozitler için fiziksel toz harmanlama veya özel atomizasyon teknikleri harmanlanmış elementel toz karışımları sağlar.
Bir metal yazıcıda toz malzemeyi değiştirmek ne kadar sürer?
Önemli ölçüde farklı alaşımlar arasında tam bir tasfiye ve değişim tipik olarak 6-12 saat gerektirir. Benzer malzemeler arasındaki hızlı değişimler bir saatin altında olabilir.
Sonuç
Optimize edilmiş metal tozları, eklemeli üretim süreçlerinin üstün özelliklere sahip karmaşık, sağlam metal bileşenler oluşturmasını sağlar. Alaşım kimyası ve toz özelliklerinin baskı yöntemi ve bileşen performans gereksinimleriyle eşleştirilmesi, yüksek kaliteli sonuçlar için kritik öneme sahiptir. Deneyimli toz tedarikçileriyle ortaklık kuran son kullanıcılar, sağlam AM bileşenlerini daha hızlı ve daha güvenilir bir şekilde geliştirmek için hem toz üretimi hem de 3D baskı süreçlerindeki uzmanlıktan yararlanır.
