Hliník je oblíbeným kovovým práškem pro aditivní výrobu díky své nízké hustotě, dobrým mechanickým vlastnostem, obrobitelnosti, odolnosti proti korozi a vodivosti. Optimalizace vlastností hliníkového prášku umožňuje spolehlivý tisk pevných a lehkých hliníkových dílů v leteckých, automobilových a průmyslových aplikacích.

Tento průvodce se zabývá vlastnostmi, specifikacemi, výrobou rozprašování, otázkami zajištění kvality, aplikacemi a radami ohledně získávání hliníkových prášků pro 3D tisk v práškovém loži nebo pomocí trysek s pojivem.

Hliníkový prášek pro 3D tiskárnu Složení

Mezi běžné třídy hliníku pro AM patří:

Slitina	Popis	Typické složení
AlSi 10Mg	Odlévaná slitina s příměsí křemíku a hořčíku pro zvýšení pevnosti a odolnosti proti korozi.	Zbytek Al, 9-11% Si, 0,25-0,45% Mg, 0,8% max Fe, 0,2% max Cu
AlSi7Mg	Velmi podobné AlSi10Mg s mírně nižším obsahem křemíku.	Zbytek Al, 6-8% Si, 0,25-0,45% Mg, 0,8% max Fe, 0,2% max Cu
6061	Velmi běžná tepelně zpracovatelná kovaná slitina s hořčíkem a křemíkem	Zbytek Al, 0,8-1,2% Mg, 0,4-0,8% Si, 0,7% max Fe, 0,15-0,4% Cu, 0,04-0,35% Cr

Přizpůsobte složení mechanickým vlastnostem, odolnosti proti korozi, potřebám svařitelnosti a nákladům na slitinu.

Přehled specifikací

Parametr	Podrobnosti	Zkušební metoda
Čistota	>98% Preferovaný hliník	Analýza ICP
Tvar částic	Sférické >90% požadované	Mikroskopie
Rozložení velikosti	D50: typicky 25-45 μm	Difrakce laseru
Zdánlivá hustota	1,2-1,8 g/cc	Hallův průtokoměr
Tekutost	Hallův průtok 25-50 s pro 50 g vzorku	Hallův průtokoměr
Oxidy a hydroxidy	<3% hmotnostních	TGA, XRD, fúze inertních plynů
Obsah vlhkosti	<0,2% hmotnostních	TGA analýza

Vysoká kvalita a konzistence prášku potřebná pro zpracování AM s minimalizací vad do pevných dílů s vysokou hustotou.

Metody atomizace

Výroba hliníkového prášku na 3d tiskárně prostřednictvím:

• Rozprašování vzduchu - Vysokotlaký vzduch rozkládá roztavený hliník na jemné kulovité kapičky, které zabraňují oxidaci. Výsledkem procesu s nižší energií jsou větší částice vhodné pro tisk z pojiva.
• Atomizace dusíku - Okolní dusík zabraňuje oxidaci povrchu během atomizace, což umožňuje jemnější velikost prášku, nižší obsah kyslíku a vyšší průtokové charakteristiky preferované pro SLM a EBM.
• Rotační atomizace elektrod - Výsledkem rychlého odstřeďování tenkého roztaveného hliníku do dusíku je prášek s velmi těsným rozdělením velikosti a dobrou hustotou balení.

Řízení procesní atmosféry, rychlosti chlazení a dynamiky plynu optimalizuje velikost a morfologii hliníkových částic pro aplikace s práškovým ložem, které vyžadují dobrou odezvu na tok a smyk.

Mechanické vlastnosti

Slitina	Hustota (g/cc)	Mez kluzu (MPa)	Pevnost v tahu (MPa)	Prodloužení
AlSi 10Mg	2.68	228	398	7.9%
AlSi7Mg	2.74	261	372	8.1%
6061	2.70	241	303	11%

Splnění stanovených pevností vyžaduje optimalizované parametry tisku a následné zpracování, například stárnutí. Mechanické vlastnosti významně ovlivňuje také orientace dílů.

Aplikace AM pro kovy

Hliník AlSi10Mg nachází široké uplatnění napříč průmyslovými odvětvími pro aditivní výrobu:

• Letectví a obrana: Lehké draky letadel, součásti UAV; konformní výměníky tepla a chladicí desky; aktivní mřížkové struktury. Rychlé nástroje pro kompozitní vrstvení.
• Automobilový průmysl: Hliník má 3x nižší ztělesněnou energii než ocel, což umožňuje snížit hmotnost a zvýšit tak spotřebu paliva. Přizpůsobené panely karoserie, kování, prvky podvozku, jako jsou řídicí ramena, umožňují zlepšení výkonu. Díly tepelných výměníků, jako jsou skříně rozdělovačů, zvyšují funkčnost. Přípravky a přípravky pro kompozity z uhlíkových vláken.
• Průmyslové: Sériová výroba na míru pro malé a střední velikosti šarží. Chladiče pro tepelný management elektroniky s optimalizovanými tvarovými faktory. Součásti pro proudění tekutin, jako jsou oběžná kola, čerpadla, ventily a pouzdra. Přípravky, přípravky, vodítka a měřidla s nízkou hmotností a odolností.
• Architektura: Specializované díly na zakázku vyrobené na vyžádání. Dekorativní prvky využívající hybridní tisk s bronzovou výplní. Rozměrově přesné modely v měřítku pro vizualizaci.

Certifikační standardy

• ASTM B556 - Standardní specifikace pro konstrukční díly z hliníkové slitiny práškové metalurgie (PM) s použitím slitiny 6061
• ASTM B925 - Standardní specifikace pro práškové hliníkové slitiny prémiové kvality pro zpracování metodami práškové metalurgie pro použití v automobilovém, leteckém a obranném průmyslu
• ASTM E2926 - Standardní specifikace pro hliníkové prášky a suroviny pro aditivní výrobu

Před nákupem zkontrolujte statisticky ověřené certifikáty šarží prokazující shodu s cílovými specifikacemi třídy a potřebami zpracování AM.

Běžné vady

Klíčové vady hliníkového kovu AM s uvedením příčin:

Defekt	Příčina	Řešení
Pórovitost	Vlhkost; oxidy; odpařování kovů	Nižší vlhkost; minimalizace oxidů; přizpůsobení hustoty energie
Cracking	Rychlé chlazení; zbytková napětí; nečistoty	Optimalizace předehřevu stavební desky; izostatické lisování za tepla; prášek vysoké čistoty
Delaminace	Síly na lopatkách chladiče; špatné spojení vrstev	Hladké rozložení velikosti prášku; Optimalizace rozprostřené vrstvy; Ověření nastavení rozmetadla
Balling	Vysoké povrchové napětí brání proudění	Předehřívací deska pro rychlejší tavení
Problémy s povrchovou úpravou	Rozstřik, neroztavené částice roztavené v	Optimalizace parametrů pro daný prášek

Upravte parametry tisku pomocí zkušebních sestav, abyste dosáhli plně hustých dílů před sériovou výrobou.

Cenové faktory

Parametr	Dopad
Třída prášku	Vyšší čistota/sféricita je za příplatek
Velikost pozemku	Úspory z rozsahu při hmotnosti 500+ kg
Úroveň certifikace	Úplná certifikace vs. dávkové testování
Metoda atomizace	Dusík > vzduch díky vyšší konzistenci a nižšímu obsahu oxidů
Regionální logistika	Pokud možno z místních zdrojů

Očekávejte ceny kolem $50-100/kg za dodaný hliníkový AM prášek s nižší distribucí velikosti. Větší výrobci nabízejí úspory z rozsahu.

Úvahy o nákupu

Parametr	Důležitost
Dodržování kvality	Vysoký
Dostupnost odběru vzorků	Vysoký
Technické znalosti	Střední
Reference zákazníků	Střední
Stanovení cen	Nízký

Srovnání prodejců

Výrobce	Rozsah velikostí	Kvalita	Konzistence	Předběžné časy	Stanovení cen
[Značka 1]	10-45 μm	Plně certifikováno	Velmi konzistentní	12-14 týdnů	$$$
[Značka 2]	15-65 μm	Dávkové testování	Drobná odchylka	3-4 týdny	$
[Značka 3]	10-63 μm	Nezávislé MPI	Splňuje minimální specifikace	8-10 týdnů	$$

Vyberte si přední značku, která odpovídá požadavkům na dodržování kvality při použití dílu, i když je to za vyšší cenu, abyste se vyhnuli riziku vad a odchylek vlastností.

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaká velikost částic je optimální pro tavení hliníku v laserovém práškovém loži?

A: Frakce hliníkového prášku o velikosti 25-45 μm usnadňují husté balení s dobrou reakcí na smyk a tok taveniny, což je ideální pro roztírání a tavení s vysokou hustotou v aplikacích s práškovým ložem.

Otázka: Jak správně skladovat hliníkový prášek AM?

Odpověď: Uzavřete nádoby vzduchotěsně pomocí sáčků pohlcujících vlhkost, abyste zabránili oxidaci a stabilizaci, což omezuje dobu použitelnosti na 6-12 měsíců, pokud jsou správně skladovány v chladu a mimo dosah přímého slunečního světla.

Otázka: Vyžaduje hliníkový prášek pro AM kovy zvláštní opatření pro manipulaci?

Odpověď: Klasifikováno jako nezávadné, ale prášky používejte v dobře větraných prostorách se schválenými osobními ochrannými pomůckami, protože jemné kovové částice představují zdravotní riziko pro dýchací cesty a riziko výbuchu prachu, což vyžaduje vypracování bezpečnostních protokolů.

Otázka: Jaké následné zpracování se obvykle provádí u aditivně vyráběných hliníkových dílů?

Odpověď: Hliníkové díly AM se často podrobují úpravě roztokem, stárnutí srážením, pasivaci a elektrolytickému leštění, aby se snížila zbytková napětí, zlepšily mechanické vlastnosti a povrchová úprava. Ochranné povlaky zlepšují odolnost proti korozi a opotřebení.

znát více procesů 3D tisku