Alüminyum, yüksek mukavemet-ağırlık oranı, mükemmel korozyon direnci, termal özellikleri ve mekanik performansı ile katkı maddesi üretimi için popüler bir metal malzeme seçimidir. As katkılı üretim alüminyum kalite ve yazıcı yetenekleri geliştikçe, havacılık, otomotiv, tüketici ürünleri ve mimari alanlarındaki yeni yüksek değerli uygulamalar karmaşık alüminyum parça üretiminden faydalanabilir.
Bu genel bakış, lazer toz yatağı füzyonu (PBF-LB) ve doğrudan enerji biriktirme (DED) gibi AM işlemlerinde kullanılan yaygın alüminyum alaşımlarının avantajlarının yanı sıra ilgili özelliklerini, işlem sonrası prosedürlerini, uygulamalarını ve önde gelen tedarikçilerini kapsamaktadır. Karşılaştırma tabloları, farklı alüminyum malzemeler ve AM yöntemleri arasındaki ödünleşimleri vurgulamaktadır.
Katmanlı alüminyum üretimine genel bakış
Alüminyumun AM uygulamaları için sunduğu temel avantajlar:
- Hafif - düşük yoğunluk, basılı parça ağırlığını azaltmaya yardımcı olur
- Yüksek Mukavemet - birçok alüminyum alaşımının akma mukavemeti 500 MPa'yı aşar
- Mükemmel Korozyon Direnci - koruyucu oksit dış tabaka
- Yüksek Termal İletkenlik - ısı yayma potansiyeli
- İyi Yüksek Sıcaklık Özellikleri - 300-400°C'ye kadar
- Elektriksel İletkenlik - elektronik uygulamalar için kullanışlıdır
- Düşük Maliyet - titanyum veya nikel alaşımlarından daha ucuzdur
- Geri dönüştürülebilirlik - tozlar yeniden kullanılabilir ve malzeme maliyetlerini azaltır
AM'nin tasarım özgürlüğü ile birleştiğinde alüminyum, endüstriler genelinde daha hafif ve daha iyi performans gösteren bileşenlere olanak sağlıyor. Alüminyum tozu üretimindeki iyileştirmeler, döküm ve dövme metalürjisine rakip yoğun parçalar üretmek için genişletilmiş yetenekler sağlar.
AM için Alüminyum Alaşımlı Toz Malzemeler
Katmanlı üretim için optimize edilmiş alüminyum alaşımları, özellikleri geliştirmek için akıllı alaşım ilaveleri ile eşleştirilmiş kontrollü toz partikül üretimini kullanır.
Yaygın Alüminyum AM Alaşım Bileşimleri
| Alaşım | Si% | Fe% | Cu% | Mn% | Mg% | Diğer |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 9-11 | <1 | <0.5 | <0.45 | 0.2-0.45 | – |
| AlSi7Mg0.6 | 6-8 | <1 | <0.5 | <0.45 | 0.55-0.6 | – |
| Scalmalloy® | 4-6 | 0.1-0.3 | <0.1 | <0.1 | 0.4-0.7 | Zr Sc |
| C35A | 3-5 | 0.6 | 3.0-4.0 | 0.2-0.7 | 0.25-0.8 | – |
| A20X | 3-5 | 0.6 | 3.5-4.5 | 0.2-0.8 | 0.05-0.5 | – |
Silikon yaygın bir güçlendiricidir. Fe, Cu, Mg gibi eser elementler özellikleri optimize eder. Scalmalloy® gibi benzersiz alaşımlar, dövme alaşımları aşan ultra yüksek mukavemetler elde etmek için skandiyum-zirkonyum çökelti nanopartikülleri kullanır.
Alüminyum AM Alaşımlarının Temel Özellikleri
| Alaşım | Çekme Dayanımı | Yoğunluk | Katman Penetrasyon Derinliği |
|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | 400-440 MPa | 2,67 g/cc | 70-100 μm |
| AlSi7Mg0.6 | 420-500 MPa | 2,66 g/cc | 60-80 μm |
| Scalmalloy® | 550 MPa'nın üzerinde | 2,68 g/cc | 50-70 μm |
Daha yüksek mukavemetler, yeniden eritme döngüleri gerektirmeden önce elde edilebilir tek katman derinliğini sınırlar.
Özellikler için katkılı üretim alüminyum
Akışkanlık, parçacık şekli ve kimyasal saflık gibi kritik toz özellikleri alüminyum AM işleme kalitesini belirler.
Al Tozu için Boyut Dağılımı Standartları
| Ölçüm | Tipik Özellikler |
|---|---|
| Boyut Aralığı | 15 - 45 μm |
| Parçacık Şekli | Çoğunlukla küresel |
| Medyan Boyut (D50) | 25-35 μm |
Partikül boyutu dağılımı, morfoloji ve kontaminasyon seviyeleri üzerindeki sıkı kontrol, yoğun hatasız basılı parçalar sağlar.
Alüminyum Baskı Tozları için Kimya Standartları
| Element | Bileşim Sınırı |
|---|---|
| Oksijen (O2) | 0.15% maks. |
| Azot (N2) | 0,25% maks. |
| Hidrojen (H2) | 0,05% maks. |
Gaz halindeki safsızlıklar üzerindeki sınırlamalar, baskılı alüminyum bileşenlerde geniş gözenekliliği veya iç boşlukları önler.
için İşlem Sonrası Prosedürler katkılı üretim alüminyum
Katkılı üretilen alüminyum parçalar için yaygın son işlem yöntemleri şunları içerir:
Alüminyum AM Sonrası İşleme Teknikleri
Isıl İşlem
T6 ısıl işlem - Mukavemet, sertlik ve sünekliği artırmak için çözelti ısıtma ve yaşlandırma döngüleri. Birçok Al alaşımında en yüksek mekanik performans için gereklidir.
Yüzey İşlemleri
Dış yüzeylerin işlenmesi, boncuk püskürtme veya cilalanması boyutsal doğruluk ve pürüzsüz yüzey kalitesi sağlar. Eloksal alüminyum yüzeyleri renklendirebilir ve koruyabilir.
HIP (Sıcak İzostatik Presleme)
Yüksek sıcaklık + basınç, iç boşlukları ve gözenekliliği en aza indirir. Sızıntı açısından kritik uygulamalar için faydalıdır ancak ek bir işlem adımı gerektirir.
Talaşlı İmalat
Hassas yatak yüzeyleri veya dişler gibi özelliklerin net şekilli AM parçalarına CNC ile işlenmesi. Geleneksel üretime kıyasla 60%'ye kadar işleme azaltımı elde edilmiştir.
Alüminyum için Katmanlı Üretim Teknikleri
Modern metal 3D yazıcılar, geleneksel yöntemlerle elde edilemeyen karmaşık alüminyum bileşenleri oluşturmak için seçici lazer eritme, elektron ışınları veya bağlayıcı püskürtmeden yararlanır.
Alüminyum AM Süreçlerinin Karşılaştırılması
| Yöntem | Açıklama | Avantajlar | Sınırlamalar |
|---|---|---|---|
| Toz Yatağı Füzyonu - Lazer | Lazer, metal toz yatağındaki bölgeleri seçici olarak kaynaştırıyor | İyi doğruluk, malzeme özellikleri ve yüzey kalitesi | Nispeten yavaş inşa hızları |
| Toz Yatağı Füzyonu - Elektron Işını | Yüksek vakumda elektron ışını ile eritme | Mükemmel tutarlılık, yüksek yoğunluk | Sınırlı malzeme seçenekleri, yüksek ekipman maliyeti |
| Doğrudan Enerji Biriktirme | Odaklanmış ısı kaynağı metal toz spreyi eritir | Daha büyük parçalar, onarımlar | Daha kötü yüzey kalitesi, geometri kısıtlamaları |
| Binder Jetting | Toz parçacıklarını birleştirmek için püskürtülen bağlayıcı | Çok yüksek inşa hızları, daha düşük ekipman maliyeti | Daha zayıf mekanik performans, ikincil sinterleme gerekli |
Lazer tabanlı toz yatağı yaklaşımları, günümüzde çoğu işlevsel alüminyum bileşen için en iyi çok yönlü yetenekleri sunmaktadır.
Alüminyum AM Parça Uygulamaları
Alüminyum AM'nin sağladığı hafiflik, yüksek mukavemet ve termal özellikler, aşağıdakilerin taleplerine uygundur:
Katmanlı Üretim Alüminyum Parçaları Kullanan Sektörler
Havacılık ve Uzay - braketler, takviyeler, ısı eşanjörleri, İHA bileşenleri
Otomotiv - özel braketler, güç aktarma organları, şasi ve aktarma organları sistemleri
Endüstriyel - hafif robotik ve kalıplama, prototipleme
Mimarlık - süsleme, özel metalik sanat
Tüketici - elektronik, özelleştirilmiş ürünler
Alüminyum AM, karmaşık ve kritik görev uygulamaları için mükemmel olan yeni tasarım olanaklarının kilidini açar.
Alüminyum Baskı Tozları Tedarikçileri
Katmanlı üretim süreçleri için özel olarak optimize edilmiş yüksek saflıkta alüminyum alaşım tozları, başlıca metalik malzeme tedarikçileri tarafından sunulmaktadır:
Önde Gelen Alüminyum Tozu Şirketleri
| Şirket | Yaygın Alaşım Sınıfları | Tipik Fiyatlandırma/Kg |
|---|---|---|
| AP&C | A20X, A205, özel alaşımlar | $55 – $155 |
| Sandvik Osprey | AlSi10Mg, AlSi7Mg0.6, Scalmalloy® | $45 – $220 |
| LPW Teknoloji | AlSi10Mg, Scalmalloy® | $85 – $250 |
| Praxair | AlSi10Mg, AlSi7Mg0.6 | $50 – $120 |
Fiyatlar alaşım seçimine, toz boyutu özelliklerine, parti miktarlarına ve gerekli sertifikalara göre değişir.
SSS
Lazer toz yatağı füzyon AM için en uygun alüminyum alaşımı hangisidir?
AlSi10Mg, alüminyum alaşımlarının lazer toz yataklı 3D baskısı ile çoğu uygulama için en iyi çok yönlü basılabilirliği, mekanik özellikleri ve korozyon direncini sunar.
Alüminyum AM tozları için hangi partikül boyutu dağılımı önerilir?
Ortalama boyutu 25-35 μm arasında olan bir Gauss eğrisi, en yaygın lazer toz yatağı füzyon makinelerinde optimum toz yatağı yoğunluğu ve düzgün erime davranışı sağlar.
Scalmalloy neden gelişmiş bir alüminyum alaşımı olarak kabul edilir?
Scalmalloy, geleneksel alüminyum metalürjisi ile elde edilemeyen yeni bir skandiyum içeren bileşim sayesinde iyi uzama ve kırılma tokluğunu korurken, eşsiz bir mukavemet için düzgün bir çökeltme ile güçlendirilmiş yapıdan yararlanır.
Alüminyum ile eklemeli üretim sonrası ısıl işlem kullanılmalı mı?
Evet, ısıl işlem mikroyapıyı iyileştirir ve birçok alüminyum AM alaşımının mekanik özelliklerini geliştirir. Tipik bir T6 işlemi, çözelti ısıtmasını ve ardından yapay yaşlandırmayı içerir ve çökelme güçlendirme olaylarından kaynaklanan önemli özellik iyileştirmeleri sağlar.
AM alüminyum parçalarda hangi yüzey kaplamaları mümkündür?
Bazı işleme, taşlama, zımparalama ve/veya parlatma işlemlerinden sonra, kullanılan AM sürecine bağlı olarak katkılı üretilen alüminyum bileşenler için 10 μm'nin altında yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerleri elde edilebilir. Daha yoğun son işlemler optik sınıf ayna yüzeyler sağlayabilir. Yaygın yüzey işlemleri arasında, renklendirme seçenekleriyle birlikte gelişmiş korozyon veya aşınma özellikleri için eloksal da bulunmaktadır.
