Úvod do 3D tisku Inconel

Inconel je nikl-chromová superslitina, kterou lze vytisknout 3D tiskem pomocí různých procesů aditivní výroby kovů. Tento průvodce poskytuje podrobný přehled o 3D tisku Inconelu včetně použitelných technologií, vlastností materiálu, aplikací, úvah a dalších informací.

Úvod do 3D tisk Inconel

Inconel označuje skupinu superslitin na bázi niklu a chromu, které vykazují vysokou pevnost, odolnost proti korozi a tepelnou odolnost. Mezi klíčové vlastnosti, díky nimž je Inconel vhodný pro 3D tisk, patří:

• Pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení
• Odolnost proti oxidaci a korozi
• Dobré mechanické vlastnosti
• Svařitelnost a zpracovatelnost
• K dispozici ve formě prášku pro procesy AM s kovy

Varianty slitin Inconel, jako jsou Inconel 718 a 625, se široce používají v leteckých motorech, plynových turbínách, jaderných reaktorech a dalších náročných aplikacích. Aditivní výroba umožňuje vyrábět komplexní, optimalizované díly Inconel pro lepší výkon.

Tento průvodce se zabývá třídami Inconelu pro AM, použitelnými procesy, parametry, vlastnostmi, aplikacemi, následným zpracováním, náklady a srovnáním.

Třídy slitin Inconel pro 3D tisk

Mezi hlavní superslitiny Inconelu, které lze tisknout 3D tiskem, patří:

Třídy Inconelu pro AM

• Inconel 718 je nejrozšířenější třídou pro 3D tisk díky své optimální pevnosti a ceně.
• Inconel 625 nabízí nejlepší odolnost proti korozi a je vhodný pro námořní aplikace.
• Inconel X-750 odolává extrémním teplotám až do 700 °C.
• Třídy jsou optimalizovány pro konkrétní provozní podmínky a požadavky.
• Slitiny Inconel lze také formulovat a tisknout na 3D tiskárně.

Procesy 3D tisku pro Inconel

Inconel lze vytisknout jak pomocí procesu tavení v práškovém loži, tak pomocí procesu nanášení směrovanou energií:

Procesy 3D tisku Inconel

• Pro tisk Inconelu se nejčastěji používají procesy s práškovým ložem, jako je DMLS a EBM.
• Metody DED, jako je LENS, se používají pro opravy a velké díly téměř síťového tvaru.
• Parametry procesu musí být optimalizovány pro každou konkrétní slitinu Inconelu.
• Doporučuje se následné zpracování, jako je tepelné zpracování snižující napětí.

Vlastnosti 3D tištěný Inconel

3D tištěný Inconel vykazuje následující vlastnosti:

Vlastnosti 3D tisku Inconel

• Mechanické vlastnosti jsou stejné nebo vyšší než u tradičně vyráběného Inconelu.
• Směrově tuhnoucí mikrostruktury mají za následek anizotropní vlastnosti.
• Následné zpracování, jako je HIP, zlepšuje hustotu, tažnost a izotropii.
• Vlastnosti výrazně závisí na parametrech procesu 3D tisku.

Aplikace 3D tištěného Inconelu

Mezi klíčová průmyslová odvětví využívající aditivně vyráběné díly Inconel patří:

Aplikace 3D tisku Inconel

• Letecký průmysl je největším odběratelem superslitinových součástí kritických pro let.
• Ropa a plyn využívají pevnost při vysokých teplotách pro vybavení vrtů.
• V jaderném průmyslu se používá pro odolnost proti radioaktivní korozi.
• Sportovní aplikace v automobilovém průmyslu využívají výhod lehkých optimalizovaných geometrií.
• Zdravotnictví využívá biologickou kompatibilitu pro implantáty a nástroje.

Výhody 3D tisku Inconel vs. tradiční výroba

Hlavní výhody 3D tisku Inconelu ve srovnání s běžnými metodami:

3D tisk vs. odlévání/obrábění

• Volnost při výrobě složitých, organických geometrií, které jinak nejsou možné.
• Možnost optimalizace a kombinace dílů pro zvýšení hmotnosti a výkonu
• Zkrácení dodací lhůty a nákladů na malosériovou výrobu
• Řeší omezení subtraktivních metod v oblasti nástrojů a přípravků.
• Umožňuje funkční gradaci a optimalizaci topologie
• Snížení plýtvání materiálem pomocí optimalizovaných návrhů
• Výroba na vyžádání "just-in-time" v blízkosti místa použití

Analýza nákladů na 3D tisk z materiálu Inconel

Náklady na 3D tisk Inconelu se liší v závislosti na:

Hnací síly nákladů

• Nákup AM stroje, provozní náklady
• Náklady na práškový materiál Inconel (~$100-200/kg)
• Práce na návrh, tisk, následné zpracování
• Objem výroby
• Velikost dílu a složitost geometrie
• Požadavky na následné zpracování

Typický rozsah nákladů na díly

• $50 - $500 na kg tištěných dílů
• Malé díly ~ $100 - $5000
• Větší složité letecké komponenty mohou stát $15,000+

Výzvy 3D tisk Inconel

Některé problémy s Inconelem AM zahrnují:

• Vysoké náklady na materiál pro práškový Inconel
• Kontrola zbytkových napětí
• Požadavek na izostatické lisování za tepla (HIP)
• Vysoká drsnost povrchu vyžadující rozsáhlé obrábění
• Omezený počet schopných dodavatelů AM zařízení
• Optimalizace procesních parametrů pro každou třídu slitiny
• Zajištění opakovatelnosti a standardů kvality

Další vývoj technologie AM nadále zlepšuje tisknutelnost, povrchovou úpravu, vlastnosti materiálu a snižuje náklady na tisk Inconelu.

Srovnání Inconelu s jinými materiály pro 3D tisk

Inconel vs. jiné materiály pro AM

• Inconel poskytuje nejlepší kombinaci vysoké pevnosti, tepelné odolnosti a odolnosti proti korozi.
• Je dražší než nerezové oceli, ale může pracovat při mnohem vyšších teplotách.
• Titan má lepší poměr pevnosti a hmotnosti, ale nižší provozní limit.
• Výběr závisí na konkrétních požadavcích aplikace.

Klíčové poznatky o 3D tisku Inconelu

• Superslitiny niklu a chromu Inconel poskytují vysokou pevnost a teplotní odolnost.
• Široce používané třídy jsou Inconel 718, 625, X-750, které lze tisknout 3D tiskem.
• Hlavními procesy jsou metody tavení v práškovém loži jako DMLS/SLM a DED.

-zjistit - Srovnatelné a často překonávající tradičně vyráběný Inconel.

• Hlavními oblastmi použití jsou letecké motory a jaderné reaktory.
• Náklady na tisk se pohybují v rozmezí $50-500 za kg v závislosti na faktorech, jako je velikost.
• Cílem pokroku je snazší tisk, lepší povrchová úprava a širší využití.

Nejčastější dotazy

Otázka: K čemu se Inconel používá při 3D tisku?

Odpověď: Inconel se používá k 3D tisku vysoce výkonných součástí vyžadujících tepelnou odolnost pro letecké motory, plynové turbíny, jaderné reaktory a další aplikace.

Otázka: Který proces 3D tisku je pro Inconel nejlepší?

Odpověď: Pro tisk slitin Inconelu se nejčastěji používají metody tavení v práškovém loži, jako je DMLS a SLM. Procesy DED, jako je LENS, však nabízejí výhody pro velké tvary blízké síti.

Otázka: Vyžaduje 3D tisk Inconelu následné zpracování?

Odpověď: Ano, doporučuje se následné zpracování, například izostatické lisování za tepla (HIP), které zmírní vnitřní pnutí a zlepší izotropii a vlastnosti materiálu.

Otázka: Je 3D tištěný Inconel stejně pevný jako tepaný Inconel?

Odpověď: Ano, aditivní výroba dokáže vyrobit díly Inconel s mechanickými vlastnostmi, které odpovídají nebo převyšují vlastnosti tradičně vyráběného tepaného Inconelu.

Otázka: Jaké jsou rozdíly mezi Inconelem 718 a 625?

Odpověď: Inconel 718 nabízí lepší celkové mechanické vlastnosti, zatímco Inconel 625 poskytuje vynikající odolnost proti korozi, zejména v mořském prostředí.

Otázka: Je 3D tisk Inconelu obtížný?

Odpověď: Tisk na inconel může být ve srovnání s kovy, jako je hliník nebo titan, náročnější. Je třeba pečlivě optimalizovat parametry tiskárny, aby bylo možné kontrolovat zbytková napětí a praskání.

Otázka: Jaké přesnosti lze dosáhnout pomocí 3D tisku z Inconelu?

Odpověď: U dílů Inconel AM je možná rozměrová přesnost přibližně ±0,1-0,2% v závislosti na použitém procesu. V případě potřeby lze přesnost dále zvýšit obráběním.

Otázka: Je potištěný Inconel stejně pevný jako Inconel zpracovaný za tepla?

Odpověď: Ano, tavením v práškovém loži lze u Inconelu dosáhnout jemné mikrostruktury, což vede k pevnostem srovnatelným nebo vyšším než u komponentů zpracovaných za tepla.

Otázka: Jakou povrchovou úpravu lze očekávat u dílů Inconel AM?

O: Drsnost povrchu po tisku se obvykle pohybuje v rozmezí 10-25 mikronů Ra. Pro dosažení jemnějšího povrchu je často nutné další obrábění a leštění.

znát více procesů 3D tisku