kovové prášky pro 3d tisk
Obsah
Kovové prášky jsou kritickou surovinou pro aditivní výrobu pomocí technologie tavení práškové vrstvy. Tato příručka poskytuje přehled různých kovových prášků používaných v procesech 3D tisku, jako je selektivní laserové tavení (SLM) a tavení elektronovým paprskem (EBM).
Úvod do kovových prášků pro AM
Kovové prášky umožňují tisk složitých, vysoce výkonných kovových dílů pomocí aditivní výroby.
Použité materiály:
- Nerezové oceli
- Nástrojové oceli
- Kobalt-chromové slitiny
- Titan a slitiny titanu
- Slitiny hliníku
- Niklové superslitiny
- Slitiny mědi
Klíčové vlastnosti prášku:
- Chemie – Čistota a složení
- Tvar a morfologie částic
- Distribuce velikosti částic
- Zdánlivá hustota a hustota odbočky
- Tekutost
- Opětovné použití prášku
Způsoby výroby prášku:
- Rozprašování plynu
- Rozprašování vody
- Plazmová atomizace
- Indukční tavení elektrod
- Karbonylový proces
- Mechanické legování

Prášky z nerezové oceli
Prášky z nerezové oceli se běžně používají pro tisk dílů odolných proti korozi:
Typy slitin:
- Austenitické oceli jako 316L, 304L
- Martenzitické oceli jako 17-4PH
- Duplexní oceli jako 2205
- Precipitační vytvrzování jako 17-4PH, 15-5PH
Charakteristika:
- Vysoká odolnost proti korozi a oxidaci
- Dobrá pevnost a tažnost
- Méně náchylné k praskání než oceli s vysokým obsahem slitin
- Parametry jako atmosféra stavby kritické
Aplikace:
- Díly pro chemický a procesní průmysl
- Námořní součásti
- Lékařské implantáty a přístroje
- Díly pro potravinářský/farmaceutický průmysl vyžadující hygienu
Dodavatelé: Carpenter, Sandvik, Praxair, Höganäs, LPW Technology
Prášky z nástrojové oceli
Nástrojové oceli jako H13 jsou ideální pro tisk dílů odolných proti opotřebení a s vysokou tvrdostí:
Typy slitin:
- Oceli odolné proti nárazům jako S7
- Oceli pro tváření za studena jako D2
- Oceli pro tváření za tepla jako H13, H11
- Rychlořezné oceli jako M2
Charakteristika:
- Vynikající tvrdost až 60 HRC
- Vysoká odolnost proti opotřebení
- Dobrá houževnatost a odolnost vůči tepelné únavě
- Vyžaduje vysokoteplotní žíhání
Aplikace:
- Tvárné nástroje a formy
- Řezné nástroje a vrtáky
- Díly a ložiska odolné proti opotřebení
- Vysokoteplotní nástroje
Dodavatelé: Sandvik, Erasteel, LPW Technology, Tekna Plasma Systems
Slitiny kobaltu a chromu
Kobalt-chromové prášky pro tisk biokompatibilních implantátů a zubních náhrad:
Typy slitin:
- CoCrMo jako Co-28Cr-6Mo
- CoNiCrMo jako Co-35Ni-20Cr-10Mo
- CoCr jako Co-67Cr-28Fe
Charakteristika:
- Vynikající biokompatibilita a odolnost proti korozi
- Vysoká pevnost a tvrdost
- Odolnost proti opotřebení pro kloubní spoje
- Náročná tisknutelnost a tendence k praskání
Aplikace:
- Zubní korunky, můstky a fazety
- Ortopedické implantáty kolen a kyčlí
- Fixační zařízení jako lebeční destičky
- Hardware pro spinální fúzi
Dodavatelé: SLM Solutions, Carpenter, Arcam EBM
Titanové prášky
Titanové prášky vytvářejí pevné, lehké tištěné díly:
Typy slitin:
- Nelegovaný titan jako Ti Grade 1-4
- Slitina Ti-6Al-4V
- Slitina Ti-6Al-7Nb
- Další slitiny alfa + beta
Charakteristika:
- Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
- Vynikající odolnost proti korozi
- Dobré vysokoteplotní vlastnosti
- Nízká hustota – 4,5 g/cm3
- Reaktivní a vyžaduje inertní atmosféru
Aplikace:
- Letecké a motoristické komponenty
- Lékařské implantáty a protetika
- Díly pro potravinářský/chemický průmysl
- Automobilové díly
Dodavatelé: AP&C, Tekna, Carpenter Additive

Hliníkové slitiny
Hliníkové prášky tisknou lehké konstrukční nebo funkční díly:
Typy slitin:
- AlSi 10Mg
- AlSi7Mg
- AlSi12
- Scalmalloy® a další slitiny Al
Charakteristika:
- Nízká hustota – 2,7 g/cm3
- Dobrá pevnost a tuhost
- Vynikající tepelná vodivost
- Náchylné k praskání a zbytkovému pnutí
Aplikace:
- Automobilové a motoristické komponenty
- Letecké a kosmické aplikace
- Výměníky tepla
- Lékařské vybavení jako odlitky
Dodavatelé: AP&C, Sandvik, LPW Technology, ECKA Granules
Niklové superslitiny
Niklové superslitiny jako Inconel 718 tisknou vysokoteplotní díly:
Typy slitin:
- Inconel 718
- Inconel 625
- Waspaloy
- Hastelloy X
Charakteristika:
- Vynikající pevnost při vysokých teplotách
- Dobrá odolnost proti korozi a tečení
- Schopnost pracovat pod napětím při vysokých teplotách
- Náročné na zpracování a náchylné k praskání
Aplikace:
- Lopatky turbíny
- Díly spalovací komory
- Komponenty kosmické lodi
- Díly pro jaderný/chemický průmysl
Dodavatelé: Praxair, Carpenter Additive, GE Additive
Slitiny mědi
Slitiny mědi jako CuCrZr tisknou vysoce vodivé díly:
Typy slitin:
- Měď-chrom jako CuCr1Zr
- Měď-nikl jako CuNi2SiCr
- Bronzy jako CuSn10
Charakteristika:
- Vynikající tepelná a elektrická vodivost
- Dobrá odolnost proti korozi
- Antibakteriální vlastnost
- Nižší pevnost než oceli a slitiny Ni
Aplikace:
- Elektrické komponenty jako přípojnice
- Výměníky tepla a chladiče
- Vlnovody a RF komponenty
- Lékařské nástroje a fixace
Dodavatelé: Sandvik, LPW Technology, Metalysis
Technické specifikace
Typické specifikace kovových prášků používaných v AM:
Parametr | Typické hodnoty | Zkušební normy |
---|---|---|
Velikost částic | 10 - 45 μm | ASTM B214 |
Tvar částic | Sférické | ISO 13322-2 |
Průtoková rychlost | 25 - 35 s/50 g | ASTM B213 |
Zdánlivá hustota | 2 - 5 g/cc | ASTM B212 |
Hustota poklepání | 4 – 8 g/cm3 | ASTM B527 |
Zbytkový kyslík | < 300 ppm | Interní metoda |
Zbytkový dusík | < 50 ppm | Interní metoda |
Zbytkový uhlík | < 30 ppm | ASTM E1019 |
Způsoby výroby prášku
1. Atomizace plynu
- Vysoce sférický prášek
- Malé velikosti částic 5-100 μm
- Používá se pro reaktivní slitiny, jako je titan
2. Atomizace vody
- Nepravidelný tvar prášku
- Větší částice do 300 μm
- Levnější proces
3. Plazmová atomizace
- Kontrolované tvary částic
- Velikosti od submikronů do 150 μm
- Vysoce čistý prášek
4. Mechanické legování
- Elementární míchání a mletí
- Nákladově efektivní pro vlastní slitiny
- Velké velikosti částic
Dodavatelé a ceny
Dodavatel | Materiály | Cenové rozpětí |
---|---|---|
Technologie LPW | Nástrojové oceli, nerezové oceli | $50 - $120/kg |
AP&C | Titanové slitiny, slitiny Al | 70–450 USD/kg |
Sandvik | Nerezové oceli, slitiny Ni | 45–250 USD/kg |
Praxair | Superslitiny, titan | 150–600 USD/kg |
Přísada pro tesaře | Nástrojové oceli, CoCr, nerez | $80 - $300/kg |
- Prášky z nerezové oceli stojí 45–120 USD za kg
- Prášky ze slitin titanu stojí 150–450 USD za kg
- Superslitiny a nástrojové oceli stojí 250–600 USD za kg
Ceny závisí na slitině, kvalitě, velikosti šarže a kupních smlouvách.
Manipulace a skladování prášku
Aby se zabránilo kontaminaci, je kritická správná manipulace s práškem:
- Používejte vyhrazené prostory pro prosévání prášku
- Zajistěte inertní atmosféru v boxech a násypkách
- Používejte vodivé nádoby k rozptýlení statických nábojů
- Uzemněte veškeré zařízení a přepravní nádoby
- Zabraňte kontaktu s olejem, vodou nebo kyslíkem
- Skladujte prášek v uzavřených nádobách pod inertním plynem
- Během skladování kontrolujte teplotu a vlhkost
- Při manipulaci dodržujte bezpečnostní opatření, jako jsou OOP
Správné skladování prodlužuje životnost opětovného použití prášku.
Prosévání prášku
Prosévání zajišťuje konzistentní velikosti částic:
Výhody:
- Odstraňuje satelitní částice, které způsobují vady
- Rozbíjí aglomeráty
- Zlepšuje průtok a hustotu balení
- Snižuje problémy s recyklovatelností
- Odstraňuje cizí kontaminanty
Postup:
- Prosévejte prášek pomocí velikosti ok kolem 20–63 μm
- Prosévejte pomocí rotačního nebo vibračního prosévání
- Provádějte prosévání v inertní atmosféře
- Zaznamenejte zbývající procento hmotnosti prášku
Prosévání zlepšuje kvalitu dílu zajištěním ideální roztíratelnosti prášku.
Instalace a uvedení do provozu
Instalace kovové AM tiskárny se systémem prášku zahrnuje:
- Čištění povrchů zařízení, aby se zabránilo kontaminaci
- Zkouška těsnosti spojů inertního plynu
- Kontrola výkonu laseru nebo elektronového paprsku
- Nakládání a testování systému pro opětovné nanášení prášku
- Integrace chladiče, výfuku a servisních spojů
- Instalace monitorovacích a bezpečnostních senzorů
- Ověření prosévacích a manipulačních systémů prášku
- Kalibrace vyrovnání stavební desky
- Zkušební tisk vzorových dílů a ověřování kvality
Dodavatelé poskytují podporu při instalaci a uvedení do provozu.
Provoz a osvědčené postupy
Pokyny pro provoz tiskárny:
- Provádějte pravidelné kontroly těsnosti a testy čistoty inertního plynu
- Předúpravte prášek, abyste zajistili konzistentní texturu
- Upravte tloušťku vrstvy a parametry laseru pro nové materiály
- Pečlivě sledujte tavnou lázeň a kontrolujte teplotu dílu
- Ověřte kritické rozměry pomocí zkušebních výtisků
- Sledujte stav prášku a znovu jej používejte pouze v souladu s doporučeními
- Provádějte pravidelnou údržbu optiky, systému vedení paprsku a mechanismu pro opětovné nanášení prášku
Bezpečnost personálu:
- Používejte vhodné OOP, jako jsou respirátory a rukavice
- Zabraňte kontaktu s reaktivními jemnými kovovými prášky
- S odpadním práškem manipulujte správně v inertní atmosféře
Dodatečné zpracování dílů:
- Používejte vhodné teploty tepelného zpracování a stárnutí přizpůsobené slitině a aplikaci
- Kontrolujte rychlosti náběhu během tepelného zpracování, abyste uvolnili napětí
- V případě potřeby použijte horké izostatické lisování pro složité díly ke zlepšení hustoty
- Použijte dokončovací kroky, jako je CNC obrábění a leštění
Údržba a kontrola
Pravidelné údržbové činnosti:
Denně:
- Zkontrolujte optiku, jako jsou zrcadla, čočky, okna, zda nejsou poškozeny
- Vyčistěte stavební komoru a systém manipulace s práškem
- Zkontrolujte hladiny inertního plynu a v případě potřeby je doplňte
- Otestujte mechanismus prosévání a nanášecí zařízení prášku
Týdně:
- Kalibrujte senzory a přístroje
- Zkontrolujte upevňovací prvky, elektrické svorky a uzemnění
- Namažte a zkontrolujte pohyblivé části, jako jsou motory a pohony
- Sledujte filtry pro výměnu
Měsíčně:
- Zkouška těsnosti systému inertního plynu pomocí helia
- Zkontrolujte bezpečnostní zařízení, jako jsou detektory požáru
- Zkontrolujte stav systému CHP
Ročně:
- Naplánujte preventivní údržbu s dodavatelem zařízení
- Kalibrujte měřič výkonu laseru
- Vyměňte filtry a spotřební materiál
Údržba podle pokynů dodavatele je nutná k udržení kvality dílů a stavu zařízení.
Výběr správného systému pro tisk kovů
Faktory, které je třeba zvážit při výběru kovového AM stroje:
1. Požadavky na výrobu
- Typ vyráběných komponent
- Potřebný materiál na základě vlastností dílu
- Požadavky na objem výroby
- Požadovaná přesnost a povrchová úprava
2. Specifikace tiskárny
- Podporované materiály a parametry
- Velikost a rychlost stavby
- Přesnost a opakovatelnost
- Řízení inertní atmosféry
- Funkce automatizace a ovládací prvky
3. Systém pro manipulaci s práškem
- Integrovaný nebo samostatný systém
- Schopnosti prosévání, podávání, skladování a opětovného použití
- Ochrana reaktivních materiálů, jako je titan
- Monitorovací funkce, aby se zabránilo kontaminaci
4. Soulad s normami
- Průmyslové normy, jako je ASTM F3301
- Certifikace kvality výrobce
- Soulad s bezpečnostními normami
5. Povinné údaje dodavatele
- Osvědčená historie v AM průmyslu
- Možnosti místního prodeje a technické podpory
- Nabízené smlouvy o údržbě a služby
- Plány školení obsluhy
- Celkové náklady na vlastnictví
Důkladná analýza požadavků a srovnání nabídek strojů pomocí těchto kritérií vede k výběru ideálního 3D systému pro tisk kovů přizpůsobeného výrobním potřebám.
Výhody a nevýhody kovového AM
výhody:
- Vysoká geometrická složitost snadno tištěná
- Kratší doba do funkčních dílů
- Snížený odpad ve srovnání se subtraktivními procesy
- Jednotné nastavení výroby přímo z CAD
- Potenciál odlehčování a konsolidace dílů
- Zlepšení výkonu s konstruovanými slitinami
- Možnosti přizpůsobení a masového přizpůsobení
Nevýhody:
- Vysoké náklady na stroje a materiál
- Vyžadují se další kroky následného zpracování
- Omezená velikost na základě stavební komory
- Kontrola vnitřních defektů může být náročná
- Vlastnosti materiálu se mohou lišit oproti kovaným
- Omezení povrchové úpravy může vyžadovat dokončování
- Požadavky na školení a odbornost
Odstraňování problémů s běžnými problémy s kovovým AM
Defekt | Možné příčiny | Nápravná opatření |
---|---|---|
Pórovitost | Nesprávné parametry procesu | Optimalizujte výkon laseru, rychlost, rozteč šrafování |
Kontaminace prášku | Použijte čerstvý prosátý prášek, zlepšete manipulaci s práškem | |
Nedostatečné překrytí mezi stopami skenování | Upravte velikost a překrytí ohniska paprsku | |
Cracking | Nadměrné tepelné napětí | Optimalizujte předehřev, kontrolujte rychlost chlazení pomocí ohřívačů |
Materiál náchylný k praskání | Změňte orientaci, abyste snížili napětí | |
Kontaminace ze stavební atmosféry | Zajistěte vysoce čistou inertní atmosféru | |
Deformace | Nerovnoměrné vytápění nebo chlazení | Optimalizujte vzory skenování a omezte díl na stavební desce |
Špatná povrchová úprava | Teplota dílu příliš nízká | Zvyšte teplotu předehřevu |
Nevhodná tekutost taveniny | Upravte výkon a další parametry | |
Kontaminovaný prášek | Použijte čerstvý prášek a zlepšete manipulaci |

Nejčastější dotazy
Otázka: Jaké kovové slitinové prášky lze použít pro AM?
Odpověď: Běžné jsou nerezové oceli, nástrojové oceli, slitiny titanu, niklové superslitiny, slitiny hliníku, kobalt-chrom a slitiny mědi.
Otázka: Jaký je typický rozsah velikostí částic prášku?
Odpověď: Pro procesy PBF-LB/M je běžných 10-45 mikronů, s užším rozložením kolem 20-45 μm.
Otázka: Jak dlouho mohou kovové prášky vydržet?
Odpověď: Při ideálním skladování v argonu vydrží mnoho slitin 1-2 roky. Životnost při opětovném použití je kratší – 20-100 výtisků v závislosti na slitině.
Otázka: Jaké kroky následného zpracování jsou vyžadovány u kovových AM dílů?
Odpověď: Často je vyžadováno odstranění podpěr, tepelné zpracování, povrchová úprava, jako je CNC obrábění, leštění a povlakování.
Otázka: Jak se nakládá s reaktivními kovovými prášky, jako je titan a hliník?
Odpověď: Pro zabránění absorpci kyslíku je nutná specializovaná manipulace s práškem v inertní argonové atmosféře.
Otázka: Jaká jsou běžná rizika kontaminace prášku?
Odpověď: Vystavení atmosféře vedoucí k absorpci kyslíku nebo dusíku. Kovové částice z obrábění nebo opotřebení. Olej a vlhkost.
Otázka: Jaké normy se používají pro kvalifikaci kovových prášků?
Odpověď: Normy ASTM B214, ASTM B812, ASTM F3049, ASTM F3301 a MPIF.
Otázka: Proč je prosévání prášku důležité?
Odpověď: Rozbíjí aglomeráty, odstraňuje satelity a poskytuje optimální a konzistentní velikost prášku pro vysokou hustotu a povrchovou úpravu.
Závěr
Kovové prášky umožňují aditivní výrobu pokročilých, vysoce výkonných součástí s vlastnostmi, které jsou v některých případech lepší než u tvářených materiálů. Široká škála slitin od nerezových ocelí až po superslitiny a titan je k dispozici ve formě prášku, přizpůsobené náročným aplikacím v leteckém, lékařském, automobilovém a obecném průmyslu. S neustálým zlepšováním slitin, standardů kvality, výrobních procesů, strojů a vlastností dílů se kovové AM stává globálně klíčovou výrobní technologií. Pro realizaci všech výhod jsou však nezbytné odborné znalosti procesů a materiálů a přísná kontrola kvality. S rostoucími zkušenostmi poskytuje kovové AM bezprecedentní možnosti výroby složitých a přizpůsobených dílů s větší svobodou designu a kratšími dodacími lhůtami.
Sdílet na
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

Vysoce výkonné segmenty lopatek trysek: Revoluce v účinnosti turbín díky 3D tisku z kovu
Přečtěte si více "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