3D tisk z hliníkových slitin
Obsah
Slitiny hliníku pro 3D tisk nabízejí několik výhodných vlastností, jako je vysoký poměr pevnosti a hmotnosti, vynikající tepelná vodivost a odolnost proti korozi, které z nich činí vhodné materiály pro 3D tisk v automobilovém, leteckém a spotřebním průmyslu a dalších odvětvích.
Selektivní laserové tavení (SLM) a přímé laserové spékání kovů (DMLS) jsou hlavní procesy 3D tisku používané pro práškové hliníkové slitiny. Částice prášků se taví vrstvu po vrstvě pomocí vysoce výkonného laseru a vytvářejí se tak složité a přizpůsobitelné geometrie součástí.
Typy 3d tisk hliníkových slitin
| Slitina | Složení | Proces tisku | Vlastnosti | Aplikace |
|---|---|---|---|---|
| AlSi 10Mg | Hliník (Al) + křemík (Si) (10%) + hořčík (Mg) | Laserová fúze v práškovém loži (LPBF) | - Dobrá rovnováha mezi pevností, tažností a houževnatostí - Vynikající svařitelnost - Možnost kalení věkem pro zvýšení pevnosti | - Letecké a kosmické komponenty (lehké konstrukce) - Automobilové díly (držáky, součásti motorů) - Elektronické obaly |
| AlSi7Mg (F357) | Hliník (Al) + křemík (Si) (7%) + hořčík (Mg) | LPBF | - Podobné vlastnosti jako AlSi10Mg, ale o něco nižší pevnost - Snadnější tisk díky nižšímu bodu tání | - Aplikace pro všeobecné použití vyžadující dobrý poměr pevnosti a hmotnosti - Součásti pro manipulaci s kapalinami - Držáky a pouzdra |
| Al2139 | Hliník (Al) + měď (Cu) (4%) + hořčík (Mg) | LPBF | - Vysoká pevnost a odolnost proti únavě - Dobrá obrobitelnost | - Letecké a kosmické součásti vyžadující vysokou pevnost - Automobilové díly (součásti zavěšení) |
| 6061 | Hliník (Al) + hořčík (Mg) (0,9%) + křemík (Si) (0,6%) + měď (Cu) (0,3%). | LPBF (s omezením), Binder Jetting (BJ) | - Vynikající odolnost proti korozi - Dobrá obrobitelnost a svařitelnost - Střední pevnost | - Prototypy a funkční díly vyžadující dobré všestranné vlastnosti - Architektonické komponenty - Chladiče tepla |
| 7075 | Hliník (Al) + Zinek (Zn) (5,6%) + Hořčík (Mg) (2,5%) + Měď (Cu) (1,6%) | LPBF (omezené), tavení elektronovým svazkem (EBM) | - Velmi vysoký poměr pevnosti k hmotnosti - Vynikající odolnost proti opotřebení - Nesvařitelné | - Letecké komponenty vyžadující vysokou pevnost a nízkou hmotnost - Sportovní zboží (rámy kol, baseballové pálky) |
| Scalmalloy | Hliník (Al) + skandium (Sc) (4%) + hořčík (Mg) (6%) | LPBF | - Výjimečný poměr pevnosti k hmotnosti, přesahující 7075 - Vynikající odolnost proti korozi - Vysoká odolnost proti prasklinám | - Vysoce výkonné letecké a kosmické komponenty - Obranné aplikace vyžadující lehké pancéřování |
Složení 3d tisk hliníkových slitin
| Označení slitiny | Primární legující prvky | Další prvky | Vlastnosti | Aplikace |
|---|---|---|---|---|
| AlSi 10Mg | Křemík (10%) | Hořčík (0,3-0,5%) | * Vynikající odlévatelnost (přizpůsobeno odlévacím aplikacím) * Dobrá svařitelnost * Vysoká pevnost a houževnatost * Dobrá odolnost proti korozi | * Aplikace pro všeobecné použití * Automobilové komponenty * Letecké komponenty (nekritické) * Držáky a pouzdra * |
| AlSi7Mg (F357) | Křemík (7%) | Hořčík (0,3-0,5%) | * podobné vlastnosti jako AlSi10Mg, ale o něco nižší pevnost * vynikající odlévatelnost * dobrá svařitelnost * dobrá odolnost proti korozi | * Podobné aplikace jako AlSi10Mg, často se používají, pokud je požadována o něco nižší hmotnost * Součásti motoru * Součásti pro manipulaci s kapalinami |
| AlSi12 | Křemík (12%) | * Vysoká pevnost a odolnost proti opotřebení * Dobrá slévatelnost * Střední svařitelnost * Nižší odolnost proti korozi ve srovnání s AlSi10Mg a F357 | * opotřebitelné desky * ozubená kola * aplikace pro odlévání do písku (často se používá jako výchozí bod pro 3D tištěné díly díky znalosti materiálu). | |
| Scalmalloy | Skandium (4.0-4.4%) | Hořčík (0,3-0,5%) | * Výjimečný poměr pevnosti a hmotnosti * Vynikající odolnost proti korozi * Dobrá svařitelnost * Pro dosažení optimálních vlastností je nutné tepelné zpracování | * Letecké komponenty (vysoce výkonné) * Automobilové komponenty (kritická hmotnost) * Obranné aplikace |
| EOS Aluminium Al2139 AM | Nebylo zveřejněno (pravděpodobně hliník-hořčík-křemík) | * Vyvinuto speciálně pro aditivní výrobu * Dobrá pevnost při zvýšených teplotách (až 200 °C) * Lepší zpracovatelnost ve srovnání se standardními slitinami pro odlévání * Vyžaduje tepelné zpracování pro dosažení optimálních vlastností | * Letecké komponenty vyžadující vysokou teplotu * Automobilové komponenty * Komponenty výměníků tepla |
Charakteristiky hliníku pro 3D tisk
| Atribut | Podrobnosti |
|---|---|
| Povrchová úprava | Přilnavost prášku může zanechat polodrsný, stupňovitý profil povrchu. |
| Přesnost | Obecně je možná vysoká rozměrová přesnost až ±0,1%. |
| Anizotropie | Pozorované směrově slabší mechanické vlastnosti |
| Pórovitost | <1% pórovitost dosažená při optimalizovaných parametrech SLM |
| Pružnost slitiny | Mnoho tříd 2xxx, 5xxx, 6xxx a 7xxx, které lze vytisknout. |
Aplikace z 3d tisk hliníkových slitin
| Průmysl | Typické aplikace |
|---|---|
| Aerospace | Letecké potrubí, výměníky tepla, konstrukční konzoly |
| Automobilový průmysl | Zakázkové držáky, podpěry, chladiče, nástroje |
| Architektura | Lehké panely, ozdobné mříže, malé plastiky |
| Lékařský | Firmware jako chirurgické nástroje, implantáty |
| Elektronika | Zařízení pro odvod tepla, jako jsou chladiče |
| Obrana | Malosériové díly se zkrácenými dodacími lhůtami |
Specifikace hliníkového prášku pro aditivní výrobu
| Parametr | Typ/rozsah |
|---|---|
| Materiály | AlSi10Mg, AlSi7Mg0,6, AlSi12, AlSi9Cu3 |
| Velikost částic | 25 až 65 mikronů |
| Tvar částic | Většinou sférické, některé satelity povoleny |
| Zdánlivá hustota | Přibližně 2,67 g/cc |
| Průtoková rychlost | <30 s/50 g podle normy ASTM B964 |
| Zbytkový kyslík | <0,4% pro vysokou pevnost v tahu |
Přední dodavatelé 3d tisk hliníkových slitin
| Dodavatel | Specializace | Klíčové produkty | Aplikace | Další služby |
|---|---|---|---|---|
| Elementum 3D | Inovativní prášky | Plynem atomizované prášky ze slitin hliníku, včetně tradičních a disperzně zpevněných variant | Letectví, automobilový průmysl, obrana | Vývoj materiálů, aplikační inženýrství, optimalizace parametrů tisku |
| APWorks | Vysoce výkonné slitiny | Škálovatelná slitina hliníku, křemíku a hořčíku (AlSiMg) pro tavení laserovým paprskem (LBM) | Automobilové komponenty, robotika, průmyslové stroje | Poradenství v oblasti návrhu pro aditivní výrobu (DFAM), služby následného zpracování |
| Řešení SLM | Zavedený výrobce | Hliníkové slitiny optimalizované pro proces selektivního laserového tavení (SLM), včetně slitin AlSi10Mg a Scalmalloy. | Lékařské implantáty, letecké komponenty, výměníky tepla | Prodej a podpora strojů, vývoj parametrů pro specifické slitiny |
| EOS GmbH | Kompatibilita s více procesy | Slitiny hliníku kompatibilní s technologiemi tavení laserovým paprskem (LBM) i tavení elektronovým paprskem (EBM). | Letecké díly, spotřební elektronika, lékařské přístroje | Poradenství při výběru strojů a optimalizaci procesů, školicí programy |
| Höganäs | Odbornost v oblasti kovových prášků | Plynem atomizované hliníkové prášky s přísnou kontrolou velikosti a morfologie | Výměníky tepla, automobilové komponenty, skříně pro elektroniku | Charakterizace a testování prášků, spolupráce na vývoji nových slitin |
| Královská slitina | Rozmanité portfolio slitin | Široká škála prášků ze slitin hliníku, včetně přídavků skandia a lithia pro zvýšení výkonu | Letecké komponenty, obranné aplikace, vysoce výkonné chladiče | Poradenství při výběru materiálu, testování tisknutelnosti, vývoj prášku na zakázku |
| Norsk Hydro | Udržitelná výroba | Prášky ze slitin hliníku vyráběné s důrazem na minimální dopad na životní prostředí | Automobilové díly, architektonické komponenty, spotřební elektronika | Údaje o hodnocení životního cyklu (LCA) materiálů, podpora udržitelných výrobních postupů. |
| ExOne | Technologie tryskání pojiva | Hliníkové slitiny speciálně vyvinuté pro aditivní výrobu metodou binder jetting (BJAM). | Prototypy pro automobilový průmysl, formy pro odlévání do písku, průmyslové nástroje | Služby v oblasti návrhu pro aditivní výrobu (DFAM), odborné znalosti v oblasti následného zpracování dílů BJAM |
| DMG Mori Seiki | Integrovaná řešení | Prášky ze slitin hliníku spolu s kompatibilními 3D tiskárnami kovů | Nástroje a formy, lékařské implantáty, letecké komponenty | Prodej a servis strojů, školení o pracovních postupech aditivní výroby kovů |
| Tesařská aditivní výroba | Speciální slitiny | Hliníkové slitiny s vysokým poměrem pevnosti k hmotnosti a zvýšenou odolností proti korozi. | Námořní komponenty, ropná a plynová zařízení, aplikace pro chemické zpracování | Podpora při výběru materiálu, služby aplikačního inženýrství, pomoc při výrobě prototypů |
Výhody a nevýhody 3D tištěného hliníku
| Vlastnosti | Klady | Nevýhody |
|---|---|---|
| Svoboda designu | Bezkonkurenční složitost: Umožňuje vytvářet složité mřížové struktury, vnitřní kanály a odlehčovací prvky, které jsou při použití tradičních metod nemožné. Umožňuje konstruktérům posouvat hranice a vytvářet vysoce výkonné díly. Rychlé prototypování: Umožňuje rychlé iterace a testování návrhů, čímž zkracuje dobu vývoje a snižuje náklady. | Podpůrné struktury: Složité geometrie často vyžadují složité podpůrné struktury, které prodlužují dobu následného zpracování a mohou vytvářet nežádoucí textury povrchu. |
| Vlastnosti materiálu | Vynikající poměr pevnosti k hmotnosti: Hliník nabízí dobrou rovnováhu mezi hmotností a pevností, takže je ideální pro aplikace, jako je letecký a automobilový průmysl, kde je snížení hmotnosti klíčové. Odolnost proti korozi: Mnohé hliníkové slitiny se vyznačují vynikající odolností proti korozi, což je zvláště cenné u dílů vystavených drsnému prostředí. | Anizotropie: Vrstvená povaha 3D tisku může vést k anizotropním vlastnostem, což znamená, že pevnost materiálu se může lišit v závislosti na směru tisku. To může u některých aplikací vyžadovat úpravu konstrukce. Pórovitost: V závislosti na tiskovém procesu se v materiálu mohou vyskytovat malé dutiny nebo póry, které mohou mít vliv na mechanické vlastnosti. Techniky následného zpracování, jako je izostatické lisování za tepla (HIP), mohou tento problém zmírnit. |
| Výrobní | Zkrácení doby realizace: 3D tisk umožňuje výrobu na vyžádání, čímž se eliminuje potřeba složitých nástrojů a minimalizují se dodací lhůty pro prototypy nebo malosériové díly. Minimální materiálový odpad: Aditivní charakter 3D tisku výrazně snižuje plýtvání materiálem ve srovnání s tradičními subtraktivními výrobními metodami. | Vysoká cena: Technologie a vybavení pro 3D tisk hliníku jsou stále relativně drahé, což je pro velkosériovou výrobu méně nákladově efektivní než tradiční metody. Doba výstavby: Tisk složitých kovových dílů může být časově náročný, což ovlivňuje celkovou rychlost výroby. |
| Následné zpracování | Povrchová úprava: Některé technologie 3D tisku sice nabízejí dobrou kvalitu povrchu, ale častým problémem je drsnost. Pro některé aplikace mohou být nezbytné techniky následného zpracování, jako je obrábění, leštění nebo pískování. Tepelné zpracování: Specifické hliníkové slitiny mohou po tisku vyžadovat tepelné zpracování, aby se dosáhlo optimálních mechanických vlastností. | Další náklady a čas: Následné zpracování zvyšuje celkovou dobu výroby a náklady na díl. |
| Aplikace | Letectví: Díky schopnosti vytvářet lehké a vysoce pevné součásti se složitou geometrií je 3D tištěný hliník ideální pro aplikace v letectví a kosmonautice, jako jsou výměníky tepla, konzoly a konstrukční prvky. Automobilový průmysl: Snížení hmotnosti je v automobilovém průmyslu velkým problémem. 3D tištěné hliníkové komponenty lze použít pro díly, jako jsou kola, součásti motoru a lehké konstrukce podvozku. Lékařský: Biokompatibilní hliníkové slitiny lze použít k výrobě protéz a implantátů na míru. | Omezené aplikace pro vysoce namáhané součásti: Vzhledem k možné anizotropii a pórovitosti nemusí být 3D tištěný hliník vhodný pro všechny aplikace s vysokým namáháním. Rozhodující je pečlivý návrh a výběr materiálu. |
FAQ
Otázka: Která hliníková slitina je nejvhodnější pro aditivní výrobu?
Odpověď: AlSi10Mg je nejrozšířenější hliníková slitina, která nabízí dobrou kombinaci tekutosti, pevnosti, tvrdosti a odolnosti proti korozi v kombinaci s kompatibilitou s různými tiskárnami.
Otázka: Ovlivňuje orientace konstrukce vlastnosti 3D tištěných hliníkových součástí?
Odpověď: Ano, vertikální stavba může vykazovat 20-30% nižší pevnost v tahu a mez kluzu než horizontálně stavěné díly v důsledku konstrukce po vrstvách. Mechanické vlastnosti se také liší v závislosti na zatížení rovnoběžném nebo kolmém na vrstvy.
Otázka: Jaké tepelné úpravy roztokem mohou zlepšit vlastnosti hliníku?
Odpověď: Tepelné zpracování T6 (rozpouštění a následné umělé stárnutí) některých aditivně vyráběných slitin, jako je AlSi10Mg, může výrazně zvýšit pevnost v tahu, tvrdost a tažnost ve srovnání se stavem po výrobě.
Otázka: Jak se zlepšuje povrchová úprava aditivně vyráběných hliníkových dílů?
Odpověď: Různé dokončovací postupy, jako je pískování, tryskání, laserové leštění, CNC obrábění, broušení nebo linkování, mohou pomoci vyhladit stupňovité kontury, které se obvykle vyskytují na hliníkových površích po výrobě z práškového tisku.
Otázka: Má opětovné použití hliníkového prášku vliv na vlastnosti 3D tištěných dílů?
Odpověď: Recyklace hliníkového stavebního prášku až 10-20krát obvykle nemá vliv na mechanické vlastnosti. Ale po přibližně 25 cyklech opětovného použití se může zhoršit tekutost prášku, snížit hustota a zvýšit množství kyslíkových/nitridových nečistot, což může zhoršit kvalitu a pevnost materiálu.
Sdílet na
Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem
MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.
Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!
Související články
Listopad 8, 2024
Žádné komentáře
Listopad 8, 2024
Žádné komentáře
O Met3DP
Přehrát video
Nedávná aktualizace
Náš produkt
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
Kovové prášky pro 3D tisk a aditivní výrobu
SPOLEČNOST
PRODUKT
kontaktní informace
- Město Qingdao, Shandong, Čína
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731