Prášky pro 3D tisk
Obsah
3D tisk, známý také jako aditivní výroba (AM), využívá specializované prášky ke konstrukci trojrozměrných součástí postupným vrstvením. Tento průvodce slouží jako podrobná reference o prášcích pro 3D tisk - zkoumá typy, vlastnosti, specifikace, výrobní metody, klíčové dodavatele a ceny, aplikace v různých odvětvích, srovnání s alternativami, nejčastější dotazy a další.
Přehled o Prášky pro 3D tisk
Prášky pro 3D tisk jsou suroviny, které umožňují aditivní výrobu dílů z plastů, kovů a keramiky. Klíčové vlastnosti:
- Stát: Ultrajemné prachové částice
- Rozsah velikostí: Obvykle 10-150 mikronů
- Morfologie: Nejčastěji kulovitý tvar částic
- Složení: Polymer, slitina kovů, keramika, směsi pískovce
- Klíčové vlastnosti: Upravená distribuce velikosti částic, tekutost, hustota balení a mikrostruktura.
Díky přísné kontrole fyzikálních vlastností prášků a jejich interakcí s tepelnými/kinetickými tiskovými procesy umožňují prášky pro 3D tisk složité geometrie dílů a gradienty složení materiálu, kterých jinak nelze dosáhnout.
Typy 3D tiskových prášků
| Kategorie | Materiály | Způsob tisku |
|---|---|---|
| Plasty | Nylony, ABS, TPU, PEKK, PEEK... | Selektivní laserové slinování (SLS) |
| Kovy | Nerezové oceli, nástrojové oceli, titan a slitiny, superslitiny... | Přímé laserové slinování kovů (DMLS) |
| Keramika | Oxid hlinitý, zirkoničitý, karbid křemíku | Tryskání pojiva, modelování metodou tavené depozice |
| Kompozity | Směsi kovu a plastu, směsi pískovce | Multijetová fúze (MJF), nanášení vázaných kovů |
| Biokompatibilní | PEEK, PLGA, TCP... | Selektivní laserové tavení (SLM) |
Tabulka 1: Hlavní kategorie, materiály a související tiskové platformy pro komerční 3D tiskové prášky
Polymerní, kovové, keramické a kompozitní prášky podporují výrobu dílů pro konečné použití v leteckém, automobilovém, lékařském, zubním a průmyslovém průmyslu.
Výrobní metody
| Metoda | Popis | Vhodnost materiálu | Výhody | Nevýhody |
|---|---|---|---|---|
| Atomizace | Tento souhrnný termín zahrnuje různé techniky, které rozkládají roztavený kov na jemné částice. Roztavený kov je protlačován tryskou do vysokotlakého proudu plynu nebo vody, čímž dochází k rychlému tuhnutí kapiček do kulovitých částic. | Kovy (železo, hliník, slitiny titanu) | - Vysoká výrobní rychlost - Konzistentní velikost a tvar částic - Dobrá sypkost prášku | - Vyžaduje vysoký příkon energie - Možnost tvorby oxidů na částicích - Omezeno na určité materiály |
| Atomizace plynu | Nejběžnější metoda atomizace, při níž se k rozbití roztaveného kovu používá inertní plyn (obvykle dusík). | Podobně jako atomizace, ale obecně lepší kvalita povrchu a přísnější kontrola velikosti částic. | - Vynikající kvalita prášku ve srovnání s jinými metodami atomizace - Vhodné pro reaktivní kovy | Podobně jako atomizace, ale s vyššími náklady na vybavení |
| Atomizace vody | Využívá vysokotlaký vodní paprsek k roztříštění roztaveného kovu. Je nákladově efektivnější než plynová atomizace, ale vytváří méně sférické částice. | Některé kovy (železo, měď) a některé polymery | - Nižší náklady než u plynové atomizace - Vhodné pro materiály citlivé na vlhkost | - Nižší kvalita prášku (nepravidelné tvary) - nemusí být ideální pro vysoce výkonné aplikace |
| Plazmová atomizace | Elektrický oblouk zahřívá vstupní materiál (kovový drát nebo prášek) do roztaveného stavu. Roztavený kov je poté vystřelen tryskou a rozprašován pomocí plazmového hořáku. | Široká škála materiálů (kovy, slitiny, keramika) | - Lze zpracovávat materiály s vysokým bodem tání - Vhodné pro vytváření kompozitních prášků | - Složitý a nákladný proces - Vyžaduje přísná bezpečnostní opatření |
| Mechanická pulverizace | Fyzikální proces, při kterém se sypký materiál rozemele nebo rozemele na jemný prášek. | Křehké materiály (keramika, některé polymery) | - Jednodušší a levnější nastavení ve srovnání s jinými metodami | - Omezená kontrola nad velikostí a morfologií částic - Při mletí se mohou objevit nečistoty |
| Chemické napařování (CVD) | Chemický proces, při němž plynné prekurzory reagují za vzniku pevné usazeniny na počáteční částici. | Kovy, keramika a některé pokročilé materiály | - Vysoká čistota a přesná kontrola složení částic - Možnost vytváření složitých geometrií | - Pomalý proces s omezenou rychlostí výroby - Vysoké kapitálové investice |
| Elektrolytická atomizace | V elektrolytickém článku se kovová anoda rozkládá na ionty. Ionty se pak spojí s elektrony na katodě a vytvoří kovové částice. | Kovy | - Proces šetrný k životnímu prostředí (vyhýbá se vysokým teplotám) - Vhodný pro materiály citlivé na vlhkost | - Nižší výrobní rychlost než u atomizačních metod - Omezeno na určité elektrolyty a anodové materiály |
| Sféroidizace | Další proces používaný ke zlepšení tvaru nepravidelně tvarovaných prášků vyráběných jinými metodami. Zahrnuje tepelné zpracování nebo chemické procesy, které podporují aglomeraci částic do koulí. | Většina typů prášků (kovy, polymery, keramika) | - Zlepšuje tekutost prášku a hustotu balení - Zlepšuje tisknutelnost | - Přidává další krok zpracování - nemusí být nutný pro všechny aplikace. |
Vlastnosti Prášky pro 3D tisk
| Vlastnictví | Popis | Význam pro 3D tisk | Příklady a úvahy |
|---|---|---|---|
| Velikost a distribuce částic | Vztahuje se k variabilitě velikosti jednotlivých částic prášku a k celkovému rozptylu v různých rozmezích velikosti. Měří se v mikrometrech (µm). | Hraje zásadní roli při tisku, rozlišení a výsledné hustotě dílů. – Příliš velký: zhoršená tekutost, nerovnoměrné rozmetání a možnost vzniku závad při hrabání. – Příliš malý: zvýšená plocha povrchu může vést ke spékání a špatnému balení, což ovlivňuje pevnost. | – SLS (selektivní laserové slinování): Obecně dává přednost jemnějším práškům (20-80 µm) pro detailní rysy. – MJF (Multi Jet Fusion): Díky schopnosti technologie inkoustového tisku překonat omezení průtoku lze použít o něco větší částice (50-100 µm). – Kovové prášky: Těsné rozložení (úzký rozsah) je ideální pro dobrou hustotu balení a minimální pórovitost konečného dílu. |
| Morfologie částic | Tvar jednotlivých částic prášku. | Ovlivňuje to, jak dobře se částice sbalí, tekutost a povrchovou úpravu konečného dílu. - Sférické: Nabízejí nejlepší hustotu balení a tekutost, což vede k pevným a stejnoměrným dílům. - Nepravidelné tvary: Mohou vytvářet mezery a nesrovnalosti, což může mít vliv na pevnost a kvalitu povrchu. | – Práškové plasty: Obecně sférické nebo téměř sférické pro optimální tisk. - Kovové prášky: Může se lišit v závislosti na kovu a způsobu výroby. Upřednostňuje se sférická morfologie, ale lze jí dosáhnout i technikami následného zpracování, jako je atomizace. |
| Tekutost | Snadnost, s jakou prášek teče pod vlastní vahou nebo s minimální smykovou silou. | Je to důležité pro konzistentní nanášení materiálu a rovnoměrné vytváření vrstev během tisku. - Dobrá tekutost: Zajišťuje plynulé roztírání a minimalizuje riziko vzniku defektů vrstvy. - Špatná tekutost: Může vést k nerovnoměrnému usazování, nesrovnalostem a potenciálním problémům s tiskem. | – Prášky s úzkou distribucí velikosti částic mají tendenci lépe proudit kvůli menšímu rušení velikostí částic. - Přísady a povrchové úpravy lze použít ke zlepšení tekutosti snížením tření mezi částicemi. |
| Hustota balení | Míra toho, jak těsně mohou být částice prášku nabaleny na sebe. Vyjadřuje se v procentech celkového objemu, který prášek zaujímá. | Ovlivňuje konečnou hustotu, pevnost a rozměrovou přesnost vytištěného dílu. - Vysoká hustota balení: Výsledkem jsou hustší díly s lepšími mechanickými vlastnostmi a rozměrovou přesností. - Nízká hustota balení: Výsledkem jsou díly s vyšší pórovitostí, potenciálně slabší a rozměrově méně přesné. | – Tvar částic hraje významnou roli. Sférické částice se nabalují účinněji než částice nepravidelných tvarů. - Procesy, jako je tryskání pojiva mohou mít prospěch z mírně nižší hustoty balení, která umožní správnou infiltraci pojiva. |
| Spékavost | Schopnost částic prášku spojit se nebo se spojit během procesu 3D tisku, obvykle působením tepla nebo laserové energie. | Zásadní pro dosažení pevných a funkčních tištěných dílů. - Dobrá spékavost: Umožňuje pevné spojení mezi částicemi, což vede k robustním a funkčním dílům. - Špatná spékavost: Může mít za následek slabé spoje a potenciální selhání dílu při namáhání. | – Materiálové složení: Kovy mají obecně dobrou spékavost díky své přirozené schopnosti vytvářet pevné vazby při vysokých teplotách. - Polymerní prášky často vyžadují specifické přísady nebo následné zpracování (např. spékací pece), aby se zlepšilo lepení. |
| Chemické složení | Elementární složení práškového materiálu. | Určuje konečné vlastnosti tištěného dílu, jako je pevnost, tepelná odolnost a biokompatibilita. - Výběr materiálu je rozhodující na základě požadované aplikace a funkčních požadavků. - Prášky lze míchat k dosažení specifických vlastností (např. kombinace kovů pro zlepšení poměru pevnosti a hmotnosti). | – Kovové prášky mohou sahat od čistých kovů, jako je titan, až po složité slitiny s přizpůsobenými vlastnostmi. - Polymerní prášky mohou zahrnovat nylony, polyamidy a biokompatibilní materiály pro lékařské aplikace. |
| Tepelné vlastnosti | Chování práškového materiálu při různých teplotách, včetně teploty tání, tepelné vodivosti a koeficientu tepelné roztažnosti. | ovlivňují faktory, jako je rozměrová stabilita, deformace a tepelné zkreslení během tisku a následného zpracování. - Řízené vytápění je nezbytné, aby nedošlo k překročení tepelných limitů materiálu a vzniku vad dílu. - Sladění tepelných vlastností prášku a stavební platformy minimalizuje deformace a zajišťuje rozměrovou přesnost. | – Kovové prášky mají často vysoké teploty tání a vyžadují přesné řízení teploty při procesech založených na laseru, jako je SLM (Selective Laser Melting). - Polymerní prášky může při nižších teplotách změknout nebo se roztavit, |
Specifikace 3D tiskového prášku
| Vlastnictví | Popis | Vliv na tisknutelnost a kvalitu dílů | Příklady materiálů |
|---|---|---|---|
| Velikost a distribuce částic | Vztahuje se na průměry jednotlivých částic a jejich variabilitu v rámci prášku. Měří se v mikronech (µm). | Jemné prášky ( 100 µm) zlepšují tekutost, ale mohou omezovat detaily a zvyšovat drsnost povrchu. Úzké rozdělení velikosti zajišťuje konzistentní balení a chování při tisku. | Polymery: Nylon (15-75 µm), polypropylen (40-100 µm) |
| Morfologie částic | Tvar jednotlivých částic prášku. | Sférické částice volně proudí a efektivně se balí, což vede k dobré tisknutelnosti. Nepravidelné tvary mohou zlepšit spojování mezi částicemi, ale mohou způsobovat problémy s tokem a vyžadovat specifické tiskové techniky. | Polymery: Vzhledem k výrobním postupům jsou typicky kulovité. |
| Zdánlivá hustota a hustota balení | Zdánlivá hustota je hmotnost prášku na jednotku objemu v sypkém stavu. Hustota balení je maximální hustota dosažitelná po naklepání nebo vibraci. | Zjevná hustota ovlivňuje tok prášku a manipulaci s ním. Hustota balení ovlivňuje konečnou hustotu tištěného dílu a jeho mechanické vlastnosti. Vyšší hustota balení obecně vede k pevnějším dílům. | Polymery: Zdánlivá hustota (0,3-0,8 g/cm³), hustota balení (0,5-0,9 g/cm³). |
| Tekutost | Snadnost, s jakou prášek proudí pod vlivem gravitace nebo s minimálním mícháním. | Dobrá tekutost je zásadní pro rovnoměrné roztírání prášku během tisku. Špatná tekutost může vést k nesourodosti vrstev a vadám tisku. | Polymery: Díky své kulovité morfologii jsou typicky sypké. Ke zlepšení tekutosti lze použít aditiva. |
| Obsah vlhkosti | Množství vodní páry zachycené v částicích prášku. | Nadměrná vlhkost může způsobit problémy při tisku, například výbuchy páry nebo nekonzistentní chování při tavení. Většina prášků vyžaduje přísnou kontrolu vlhkosti. | Polymery: Obvykle velmi nízký obsah vlhkosti (< 0,1 hm.-%), aby se zabránilo hydrolýze a zajistilo konzistentní chování při tisku. |
| Chemické složení a čistota | Elementární složení prášku a přítomnost případných nečistot. | Chemické složení určuje konečné vlastnosti tištěného dílu. Nečistoty mohou ovlivnit tisknutelnost, mechanické vlastnosti a kvalitu povrchu. | Polymery: Pro zajištění stálých vlastností a tisknutelnosti se používá materiál vysoké čistoty. |
| Tepelné vlastnosti | Teplota tání, teplota skelného přechodu (Tg) polymerů a tepelná vodivost. | Tepelné vlastnosti ovlivňují parametry tiskového procesu a konečnou mikrostrukturu vytištěného dílu. | Polymery: Teplota tání a Tg jsou rozhodující pro nastavení parametrů tisku, jako je výkon laseru nebo teplota tiskového lůžka. |
Dodavatelé prášku pro 3D tisk
| Materiál | Klíčové aplikace | Reprezentativní dodavatelé | Úvahy |
|---|---|---|---|
| Polymerní prášky | - Prototypování - Funkční díly - Zdravotnické prostředky - Spotřební zboží | * Polyamid (nylon): BASF, Evonik, Arkema * Kyselina polymléčná (PLA): NatureWorks, ExxonMobil Chemical, DuPont * Polypropylen (PP): Royal DSM, SABIC, Repsol | * Velikost a distribuce částic ovlivňuje tisknutelnost a konečné vlastnosti dílů. * Vlastnosti materiálů, jako je tepelná odolnost, pružnost a biokompatibilita, se liší. * Zvažte chemickou kompatibilitu s technikami následného zpracování. |
| Kovové prášky | - Letecké a kosmické komponenty - Automobilové díly - Lékařské implantáty - Nástroje a lisovací nástroje | * Slitiny titanu: AP Powder Company, Höganäs, GE Additive * Nerezová ocel: Carpenter Additive Manufacturing, SLM Solutions, EOS GmbH * Slitiny hliníku: Rio Tinto Alcan, DLP Manufacturing, Exone | * Morfologie (tvar) prášku ovlivňuje tekutost a hustotu balení. * Velikost zrn ovlivňuje mechanické vlastnosti konečného dílu. * Při manipulaci s reaktivními kovovými prášky mají zásadní význam bezpečnostní protokoly. |
| Kompozitní prášky | - Lehké konstrukce s vysokou pevností - Vodivé komponenty - Biokompatibilní implantáty s vylepšenými vlastnostmi | * Kompozity polymerů a kovů: LPW Technology, Markforged, Desktop Metal * Keramicko-kovové kompozity: Sandvik Hyperion, Extrude Hone, Plasma Technik * Kompozity z polymerních a uhlíkových vláken: Stratasys, Desktop Metal, Henkel | * Výběr závisí na požadované kombinaci vlastností (pevnost, vodivost, biokompatibilita). * Rozhraní mezi různými materiály vyžaduje pečlivé zvážení optimálního výkonu. * V porovnání s prášky z jednoho materiálu může být nutné upravit parametry tisku. |
Aplikace z Prášky pro 3D tisk
Tiskové prášky jedinečným způsobem usnadňují tisk složitých, na míru přizpůsobených geometrií dílů v různých průmyslových odvětvích:
| Průmysl | Příklady komponent | Výhody |
|---|---|---|
| Aerospace | Lopatky turbín, trysky raket, podvozky bezpilotních letadel | Snížení hmotnosti, zvýšení výkonu |
| Lékařský | Implantáty přizpůsobené pacientovi, protetika | Personalizovaná velikost, biologická kompatibilita |
| Automobilový průmysl | Výměníky tepla, lehké prvky podvozku | Konsolidace dílů, efektivita |
| Průmyslový | Zakázková výroba nástrojů, přípravků | Zkrácení lhůt pro vývoj |
Tabulka 5: Hlavní odvětví, která využívají možnosti práškového 3D tisku
Schopnost rychle iterovat návrhy a ekonomicky tisknout krátké série umožňuje inovaci dílů pro konečné použití.
Výhody a nevýhody 3D tisku na bázi prášku
| Klady | Nevýhody |
|---|---|
| Vysoká přesnost a rozlišení | Manipulace s práškem a bezpečnost |
| Široká škála materiálů | Omezená velikost sestavy |
| Minimální podpůrné struktury | Požadavky na následné zpracování |
| Rychlé výrobní rychlosti | Vysoká počáteční investice |
Nejčastější dotazy
Otázka: Jaký rozsah velikosti částic je nejlepší pro kovové 3D tiskové prášky?
Odpověď: 10-45 mikronů usnadňuje dobré balení a roztírání a zároveň zabraňuje problémům s ultrajemnými prášky při manipulaci s práškem. Většina slitin se dobře chová při distribuci 30±15 μm.
Otázka: Který proces 3D tisku z polymerního prášku nabízí nejlepší mechanické vlastnosti?
Odpověď: Selektivní laserové spékání (SLS) umožňuje vynikající tavení a výrobu jemných prvků - vytváří vysoce výkonné plastové díly, které se vyrovnají vstřikování nebo jej dokonce předčí.
Otázka: Jak dlouho vydrží nepoužitý 3D tiskový prášek ve skladu?
Odpověď: Prášky se uchovávají uzavřené pomocí vysoušedla před vlhkostí v chladném a suchém prostředí - zachovávají si průtokové vlastnosti nejméně 12 měsíců. Dokonce i otevřené prášky vydrží 6 a více měsíců před znatelnou degradací.
Otázka: Má kvalita výchozího prášku významný vliv na vlastnosti vytištěného dílu?
Odpověď: Ano, chemická čistota prášku a odpovídající kontrola vlastností prášku výrazně určují mechanické vlastnosti, estetiku, rozměrovou přesnost a spolehlivost finálního dílu.
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
Prosinec 18, 2024
Žádné komentáře
Spherical Duplex Stainless Steel Alloy Powder: The Best Material for Harsh Conditions
Přečtěte si více "
Prosinec 17, 2024
Žádné komentáře
O Met3DP
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