3D tištěné kovové prášky

Představte si, že v pohodlí své dílny vytváříte složité kovové předměty s bezkonkurenční přesností, vrstvu po vrstvě. To není sci-fi, to je revoluční svět 3D tisku pomocí kovových prášků. Co přesně ale tyto kovové prášky jsou a jak se přeměňují na úžasné a funkční kovové díly? Připoutejte se, protože se právě vydáváme na cestu do fascinujícího světa. 3D tištěné kovové prášky!

Různé procesy 3D tisku mají různé požadavky na 3D tištěné kovové prášky

Ne všechny 3D tiskárny jsou stejné a totéž platí pro kovové prášky. Typ 3D tisku, který používáte, určuje specifické požadavky na kovový prášek. Zde jsou dvě nejběžnější metody:

• Selektivní laserové tavení (SLM): Tato vysoce výkonná laserová technologie přesně taví určité oblasti kovového prášku a spojuje je dohromady, aby vytvořila požadovaný objekt. SLM vyžaduje kovové prášky s výjimečnými průtočnost - schopnost volného pohybu - pro zajištění plynulé tvorby vrstvy. Navíc částice prášku potřebují kulovitý tvar pro optimální hustotu balení a absorpci laseru.
• Tavení elektronovým svazkem (EBM): Tato výkonná technologie využívá k tavení kovového prášku elektronový paprsek ve vakuové komoře. EBM nabízí širší procesní okno ve srovnání s SLM, což znamená, že si poradí s o něco širším rozsahem vlastností prášku. EBM však stále těží z prášků s dobrou tekutostí a vysokým bodem tání, které odolávají intenzivnímu elektronovému paprsku.

Přemýšlejte o tom takto: Představte si, že stavíte hrad z písku. Jemné, dobře rozptýlené částice písku (stejně jako naše kovové prášky s dobrou sypkostí) usnadňují stavbu složitých tvarů.

Různé aplikace mají různé požadavky na výkonnost kovových materiálů

Účel vašeho 3D tištěného objektu významně ovlivní typ kovového prášku, který zvolíte. Zde je rozpis některých klíčových aspektů:

• Pevnost a odolnost: U dílů, které musí odolávat vysokému namáhání, jako jsou letecké součásti nebo díly motorů, jsou klíčové kovové prášky s vysokou pevností v tahu a odolností proti únavě. Slitiny jako titan (Ti64) a Inconel 718 jsou oblíbenou volbou pro svůj výjimečný poměr pevnosti a hmotnosti.
• Odolnost proti korozi: Předměty vystavené drsným podmínkám, jako jsou námořní komponenty nebo lékařské implantáty, vyžadují kovové prášky s vynikající odolností proti korozi. Nerezová ocel 316L je vhodnou volbou díky své vynikající odolnosti proti korozi a dalším formám koroze.
• Biokompatibilita: Pro aplikace v lékařství, jako jsou zubní implantáty nebo protézy, je biokompatibilita nejdůležitější. Kovové prášky, jako je kobalt-chrom (CoCr), se často používají, protože je lidské tělo dobře snáší.

V podstatě vybíráte správný nástroj pro danou práci. Stavba mostu vyžaduje pevné a odolné materiály, zatímco výroba šperků může upřednostnit estetiku před samotnou pevností.

Symfonie vlastností kovových prášků

Kovové prášky pro 3D tisk nejsou jen náhodně rozemleté kousky kovu. Jsou pečlivě vyrobeny s ohledem na specifické vlastnosti. Zde je několik klíčových vlastností, které ovlivňují tisknutelnost a výkonnost výsledného objektu:

• Velikost a distribuce částic: Velikost a rozložení částic kovového prášku významně ovlivňuje rozlišení a povrchovou úpravu tištěného objektu. Jemnější prášky obecně vytvářejí hladší povrchy, ale práce s nimi může být náročnější kvůli problémům se sypkostí. Naopak větší částice nabízejí lepší tekutost, ale mohou mít za následek drsnější povrchovou úpravu.
• Morfologie částic: Rozhodující roli hraje také tvar částic kovového prášku. Sférické částice mají lepší tekutost a hustotu balení, což vede ke konzistentnějším výsledkům tisku. Částice nepravidelného tvaru, i když jsou tisknutelné, mohou někdy bránit toku a vést k nesrovnalostem v tištěném objektu.
• Chemické složení: Konkrétní prvky a jejich poměry v kovovém prášku určují konečné vlastnosti tištěného objektu. Ukázkovým příkladem jsou slitiny, které kombinují různé kovy, aby dosáhly jedinečné směsi pevnosti, odolnosti proti korozi a dalších požadovaných vlastností.
• Tekutost prášku: Jak již bylo zmíněno, dobrá tekutost je nezbytná pro hladké vytváření vrstev během tisku. Volně tekoucí prášky zajišťují konzistentní rozložení materiálu a minimalizují tiskové vady.

Představte si tyto vlastnosti jako ingredience v receptu. Správná kombinace vytvoří dokonale vytištěné kovové mistrovské dílo, zatímco špatná kombinace může vést ke katastrofě tisku.

Výhody a nevýhody různých kovových prášků

Žádný kovový prášek nevládne. Každý typ nabízí odlišné výhody a nevýhody, které je třeba zvážit s ohledem na konkrétní požadavky projektu. Zde je bližší pohled na některé běžné možnosti:

• Nerezová ocel 316L:
  • výhody: Vynikající odolnost proti korozi, dobrá biokompatibilita, snadno dostupné, relativně levné.
  • Nevýhody: Středně vysoký bod tání ve srovnání s některými jinými možnostmi, nemusí být nejvhodnější volbou pro vysoce namáhané aplikace.

• Titan (Ti64):
  • výhody: Mimořádně vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, vynikající odolnost proti korozi, biokompatibilní.
  • Nevýhody: Relativně vysoká cena, vyšší bod tání ve srovnání s ocelí, může být náročnější na tisk kvůli své reaktivní povaze.
• Inconel 718:
  • výhody: Výjimečná pevnost a odolnost proti vysokým teplotám, dobrá odolnost proti korozi.
  • Nevýhody: Velmi vysoké náklady, náročný tisk kvůli vysokému bodu tání, může vyžadovat specifické techniky následného zpracování.
• Kobalt-chrom (CoCr):
  • výhody: Vynikající biokompatibilita, vysoká odolnost proti opotřebení, dobrá odolnost proti korozi.
  • Nevýhody: V porovnání s některými jinými možnostmi může být křehký, může vyžadovat specifické techniky následného zpracování.

Výběr správného kovového prášku je jako výběr dokonalé barvy pro vaše mistrovské dílo. Zvažte faktory, jako je trvanlivost, kompatibilita s životním prostředím a celkový vzhled, kterého se snažíte dosáhnout.

Jak se rodí kovové prášky

Kovové prášky pro 3D tisk nejsou obyčejným pískem na hřiště. Pro dosažení požadovaných vlastností procházejí pečlivým výrobním procesem. Zde je pohled na jejich cestu:

• Atomizace: Zde začíná kouzlo. Roztavený kov se pomocí různých technik, jako je rozprašování plynem nebo vodou, rozdělí na malé kapičky. Použitá metoda ovlivňuje velikost, tvar a povrchové vlastnosti výsledných částic prášku.
• Klasifikace: Ne všechny kovové kapky jsou stejné. Po atomizaci se prášek klasifikuje, aby se dosáhlo požadované distribuce velikosti částic. Tím je zajištěna konzistentní tekutost a výsledky tisku.
• Sféroidizace: Zatímco při některých procesech vznikají přirozeně téměř kulovité částice, jiné mohou vyžadovat další krok zvaný sféroidizace. Tento proces zjemňuje morfologii prášku a dále zvyšuje jeho sypnost a hustotu balení.
• Analýza prášku: Než se kovový prášek dostane na pulty (nebo spíše do tiskáren), prochází přísnou kontrolou kvality. Při těchto kontrolách se analyzují faktory, jako je distribuce velikosti částic, chemické složení a tekutost, aby se zajistilo, že prášek splňuje požadované specifikace.

Představte si to jako pečení dortu. Potřebujete správné ingredience (roztavený kov), přesné techniky (atomizace) a kontroly kvality (analýza prášku), abyste dosáhli dokonalého konečného produktu (kovového prášku).

Pohled na cenovku kovových prášků

Cena kovových prášků se může výrazně lišit v závislosti na několika faktorech. Zde jsou některé klíčové faktory:

• Náklady na materiál: Velkou roli hraje samotný základní kov. Exotické nebo vysoce výkonné slitiny, jako je Inconel 718, jsou přirozeně dražší než běžné materiály, jako je ocel.
• Složitost výroby: Náklady mohou být ovlivněny také výrobními metodami použitými k výrobě prášku. Prášky vyžadující další kroky zpracování, jako je například sféroidizace, mohou být dražší.
• Čistota prášku: Čím vyšší je čistota kovového prášku, tím vyšší je jeho cena. Prášky s minimem nečistot nabízejí vynikající tisknutelnost a výkon.
• Nabídka a poptávka: Platí zde základní ekonomické principy. Prášky s vysokou poptávkou nebo s omezenou dostupností mají obecně vyšší cenu.

Cena kovových prášků se může pohybovat od několika dolarů za libru u běžných ocelových prášků až po stovky dolarů za libru u exotických slitin. Nezapomeňte, že cena prášku je jen jedním dílem skládačky. Do celkových nákladů na 3D tištěný kovový díl se započítává také doba tisku, požadavky na následné zpracování a amortizace stroje.

FAQ

Zde jsou některé z nejčastějších otázek, které se týkají 3D tištěné kovové prášky, zodpovězené jasnou a stručnou formou:

znát více procesů 3D tisku