Aditivní výroba hliníku

Přehled aditivní výroby hliníku

Aditivní výroba hliníku, známý také jako 3D tištěný hliník, označuje proces vytváření hliníkových dílů vrstvu po vrstvě pomocí technologií 3D tisku. Umožňuje vytvářet složité geometrie a hliníkové díly na míru bez nutnosti použití tradičních metod obrábění.

Některé klíčové informace o aditivní výrobě hliníku:

• Používá se v odvětvích, jako je letecký a kosmický průmysl, automobilový průmysl, zdravotnictví a spotřební zboží, pro prototypy, nástroje a díly pro konečné použití.
• Poskytuje volnost při navrhování, snižuje hmotnost, konsoliduje sestavy do jednoho kusu.
• Vyrábí silné a odolné hliníkové díly s vlastnostmi materiálu podobnými tradiční výrobě.
• Používá technologie 3D tisku kovů, jako je fúze v práškovém loži, usměrněné nanášení energie.
• Běžně se používají slitiny hliníku jako AlSi10Mg, Scalmalloy, Al6061.
• Následné zpracování, jako je izostatické lisování za tepla, CNC obrábění, nutné k dosažení konečné kvality dílu.

Typy zařízení pro aditivní výrobu hliníku

Aplikace aditivní výroby hliníku

Specifikace aditivní výroby hliníku

Dodavatelé a náklady na aditivní výrobu hliníku

Náklady na díly závisí na rychlosti výroby, použitých materiálech, geometrické složitosti, potřebě následného zpracování a objednaném množství. Obecně lze říci, že aditivní výroba hliníku přináší úspory nákladů při nízkých objemech výroby, obvykle menších než 10 000 kusů.

Požadavky na instalaci aditivní výroby hliníku

Pro aditivní výrobu kovů se doporučuje čisté prostředí s kontrolovanou teplotou mezi 15-30 °C. Musí být také zajištěno vhodné zázemí pro skladování prášku, manipulaci s ním a nakládání s odpadem.

Provoz a údržba aditivní výroby hliníku

Rozhodující je každodenní čištění zařízení a monitorování všech systémů. Školení personálu a používání osobních ochranných prostředků pro manipulaci s kovovými prášky je povinné. Dodržujte pokyny OEM pro preventivní údržbu a kalibraci.

Výběr partnera pro aditivní výrobu hliníku

Při výběru poskytovatele služeb AM pro hliníkové díly berte v úvahu následující skutečnosti:

• Zkušenosti s AM procesy - hledejte roky v oboru, případové studie konkrétně v oblasti hliníku.
• Materiály a možnosti následného zpracování - hliníkové slitiny, HIP, tepelné zpracování, obrábění
• Certifikace kvality - ISO 9001, ISO/IEC 17025, Nadcap
• Odborné znalosti v oblasti designu - dokáží optimalizovat díly pro AM?
• Instalované vybavení - moderní, dobře udržované stroje
• Zařízení pro následné zpracování - co mají k dispozici?
• Rychlá realizace prototypů
• Škálovatelnost pro výrobu - dokáží pokrýt objemy?
• Poloha a logistika - užitečné, pokud je to blízko
• Konkurenceschopnost nákladů - transparentní cenová nabídka, hospodárná vzhledem k rozsahu projektu
• Hodnocení zákazníků - vyhledejte na internetu nebo se zeptejte na reference

Výhody a nevýhody aditivní výroby hliníku

Hliníková AM poskytuje výhody, jako je flexibilita konstrukce, konsolidace dílů a rychlé časy realizace. Vyžaduje však také specializované vybavení a odborné znalosti. Pro výrobu dílů pro konečné použití je nutné důkladné pochopení procesu.

Nejčastější dotazy

Jaké různé slitiny hliníku se používají v aditivní výrobě?

Mezi běžně používané slitiny hliníku patří:

• AlSi10Mg - Vynikající pevnost a povrchová úprava. Nejoblíbenější hliníková slitina v AM.
• Al6061 - Slitina s vyšší pevností a dobrou odolností proti korozi. Snadno dostupná.
• Scalmalloy - hliníková slitina vyvinutá společností Airbus s vysokou pevností a tažností.
• Slitiny na zakázku - lze je navrhnout tak, aby optimalizovaly určité vlastnosti. Vyžaduje výzkum a vývoj.

Jaké následné zpracování je nutné pro hliníkové díly AM?

Mezi běžné kroky následného zpracování patří:

• Odstranění z konstrukční desky
• Zpevnění povrchu kuličkováním nebo tryskáním kuliček pro vyhlazení povrchu
• Izostatické lisování za tepla pro zvýšení hustoty
• Tepelné zpracování pro optimální mechanické vlastnosti
• CNC obrábění - vrtání, závitování, frézování pro přesnost rozměrů
• Povrchové úpravy - eloxování, práškové lakování pro estetiku

Jaké jsou náklady na AM obrábění hliníku ve srovnání s CNC obráběním?

Pro malosériovou výrobu (do 100 dílů) je AM obecně nákladově efektivnější než CNC obrábění. Nevyžadují se žádné nástroje a dodací lhůty jsou kratší. U vyšších objemů nad 1000 kusů má CNC obrábění nižší náklady díky plýtvání materiálem u AM. Hybridní přístupy kombinující AM a obrábění mohou poskytnout nákladově efektivní řešení pro střední objemy.

Jak velké hliníkové díly lze vyrobit pomocí 3D tisku z kovu?

U technologií s práškovým ložem, jako je DMLS a EBM, je maximální velikost dílů přibližně 500 mm x 500 mm x 500 mm. U velkoformátových strojů přesahují stavební rozměry 1m x 1m x 1m. U technologií tryskání pojiva a nanášení směrovanou energií jsou rozměrová omezení menší, přičemž některé stroje umožňují vyrábět díly v metrových rozměrech.

Jakou povrchovou úpravu lze očekávat při aditivní výrobě hliníku?

Povrchová úprava po vytištění pomocí AM je poměrně drsná, přibližně Ra 10-25 mikronů. Různé dokončovací operace ji mohou výrazně zlepšit:

• CNC obrábění - Ra 0,4 až 6,3 mikronů
• Leštění - Ra < 1 mikron
• eloxování - hladký jednolitý povrch pro zvýšenou odolnost proti korozi

Při správném následném zpracování mohou hliníkové díly AM dosáhnout hladké povrchové úpravy srovnatelné s tradiční výrobou.

V jakých odvětvích se používá aditivní výroba hliníku?

Mezi klíčová průmyslová odvětví, která využívají hliníkový AM, patří:

• Letectví a kosmonautika - Letecké součásti, držáky, díly motorů
• Automobilový průmysl - Výměníky tepla, zakázkové podpěry, nástroje
• Zdravotnictví - Zubní náhrady, implantáty, chirurgické nástroje
• Spotřební zboží - komponenty pro drony, sportovní vybavení, gadgety
• Průmyslové - Přípravky pro konečné použití, přípravky pro výrobu a montáž

Hliníková AM umožňuje lehké a optimalizované konstrukce v těchto segmentech.

Jaké odborné znalosti jsou nutné pro vlastní AM hliníku?

Úspěšná implementace vnitropodnikové hliníkové AM vyžaduje:

• inženýři AM k optimalizaci sestav a kvalifikaci procesů.
• Technici pro provoz a údržbu zařízení
• Tým kvality pro validaci dílů a postupů
• Technici pro manipulaci s práškem vyškolení v oblasti bezpečnosti a ochrany zdraví při práci
• tým pro zajištění napájení, chlazení, přívodu plynu a odsávání.
• Software, síťová podpora pro správu dat AM

K budování odborných znalostí v oblasti AM napříč organizací se doporučuje přístup mezi jednotlivými funkcemi.

Jaké normy platí pro aditivní výrobu hliníku?

Mezi klíčové normy patří:

• ISO/ASTM 52900 - Standardní terminologie pro AM
• ISO/ASTM 52921 - Norma pro zařízení pro tavení v práškovém loži
• ASTM F3001 - Norma pro zdravotnické díly AM
• ASTM F3301 - Norma pro usměrněné energetické nanášení AM kovů
• ASTM F3302 - Norma pro tryskání AM kovů do pojiva

Certifikace dílů podle těchto norem prokazuje řízení kvality a shodu s předpisy.

Závěr

Aditivní výroba hliníku umožňuje vyrábět lehké a optimalizované hliníkové komponenty v leteckém a automobilovém průmyslu, zdravotnictví a spotřebním zboží. Se správnými znalostmi procesu a odbornými znalostmi lze vyrábět hliníkové díly pro koncové použití s využitím flexibility 3D tisku založené na vrstvách. S tím, jak technologie AM výroby hliníku dozrává, budou náklady klesat a přijetí tohoto všestranného kovového materiálu bude nadále stoupat.

znát více procesů 3D tisku