Prášek ze slitiny niklu pro 3d tisk

Vše, co potřebujete vědět o prášku ze slitiny niklu pro 3d tisk

kategorie produktů

Přehled práškových niklových slitin pro 3D tisk

3D tisk, známý také jako aditivní výroba, způsobila revoluci v designu a výrobě výrobků v odvětvích, jako je letectví, automobilový průmysl, zdravotnictví a spotřební zboží. Na rozdíl od tradiční subtraktivní výroby, při níž se materiál odebírá, 3D tisk vytváří komponenty vrstvu po vrstvě na základě digitálního 3D modelu.

Jednou z nejoblíbenějších technologií 3D tisku kovů je tavení v práškovém loži, kdy zdroj tepelné energie selektivně taví oblasti práškového lože. Bezkonkurenční svoboda při navrhování, poměr "buy-to-fly" a ekonomická výroba složitých dílů vedly k obrovskému rozšíření technologií práškového lože, jako je např. selektivní laserové tavení (SLM), přímého laserového spékání kovů (DMLS), a tavení elektronovým paprskem (EBM).

Slitiny niklu jsou univerzální třídou materiálů s vlastnostmi, jako je vysoká pevnost, odolnost proti korozi a tepelná odolnost, které z nich činí ideální kandidáty pro 3D tisk. Mezi nejběžnější práškové niklové slitiny používané při fúzi v práškovém loži patří superslitiny Inconel, nerezové oceli, Hastelloys, Nimonics, Kovar, Invar, Monel, slitiny niklu a titanu a superslitiny na bázi niklu.

Složení prášků ze slitin niklu

Vlastnosti slitin niklu vyplývají z jejich prvkového složení a mikrostruktury. Obsah niklu se u různých slitin pohybuje od 2% do 99%. Nikl propůjčuje slitinám vlastnosti, jako je odolnost proti korozi, oxidační odolnost a pevnost při vysokých teplotách. Legující prvky se přidávají pro zlepšení specifických vlastností v závislosti na použití.

Složení prášku ze slitiny niklu

Rodina slitin	Obsah niklu	Legující prvky
Inconel	30-80%	Cr, Mo, Nb, Ta, Al, Ti, Fe
Nerezová ocel	2-20%	Cr, Mo, Mn, Si, C
Hastelloy	35-60%	Mo, Cr, W, Fe, Co
Nimonic	Nad 50%	Cr, Ti, Al, Mo
Kovar	17%	Fe, Co, Mn, Si
Invar	36%	Fe
Monel	Nad 67%	Cu, Fe, Mn, Si, C
Nikl-titan	55% Ni, 45% Ti	–
Niklové superslitiny	Nad 50%	Cr, Co, Mo, W, Ta, Al, Ti, Nb

Obsah chromu v nerezových ocelích a niklových superslitinách zvyšuje odolnost proti oxidaci a korozi. Molybden, wolfram a tantal zvyšují pevnost při tečení a mechanické vlastnosti při vysokých teplotách. Železo ve slitinách, jako je Kovar a Invar, řídí tepelnou roztažnost. Hliník, titan a niob se přidávají pro precipitační kalení. Mangan zlepšuje tažnost za tepla, zatímco uhlík zvyšuje pevnost a tvrdost. Křemík zlepšuje tekutost a svařitelnost.

Pochopení vlivu legování na tvorbu mikrostruktury a vlastnosti pomáhá při výběru optimálního materiálu pro danou aplikaci. Správná charakterizace a kvalifikace složení a kvality prášku je zásadní před tiskem kritických součástí.

Vlastnosti prášků ze slitin niklu

Jedinečné vlastnosti niklových slitin vytištěných z optimalizovaných prášků umožňují jejich použití v různých aplikacích a extrémních prostředích. Níže uvedená tabulka shrnuje obecné vlastnosti běžných skupin slitin.

Vlastnosti rodin práškových slitin niklu

Rodina slitin	Hustota	Bod tání	Pevnost v tahu	Tepelná vodivost	Tepelná roztažnost	Odolnost proti oxidaci	Odolnost proti korozi
Inconel	8,2-8,4 g/cc	1300-1450°C	750-1380 MPa	11-16 W/mK	12-16 μm/m°C	Vynikající	Vynikající
Nerezová ocel	7,5-8,1 g/cc	1375-1500°C	450-1100 MPa	15-30 W/mK	10-18 μm/m°C	Dobrý	Dobrý-výborný
Hastelloy	8,1-9,2 g/cc	1260-1350°C	550-1000 MPa	6-22 W/mK	12-16 μm/m°C	Dobrý-výborný	Vynikající
Nimonic	8,1-8,7 g/cc	1260-1400°C	500-1200 MPa	10-30 W/mK	12-17 μm/m°C	Dobrý	Dobrý
Kovar	8,2 g/cc	1450°C	550 MPa	17 W/mK	5,9 μm/m°C	Špatný	Špatný
Invar	8 g/cm3	1427°C	200-450 MPa	10,5 W/mK	1,2 μm/m°C	Veletrh	Veletrh
Monel	8,8 g/cc	1350-1370°C	550-950 MPa	21-48 W/mK	13-17 μm/m°C	Veletrh	Vynikající
Nikl-titan	6,4 g/cc	1240-1310°C	600-900 MPa	8-18 W/mK	11 μm/m°C	Veletrh	Vynikající
Niklové superslitiny	8-9 g/cc	1260-1350°C	750-1400 MPa	11-61 W/mK	12,5-17 μm/m°C	Dobrý-výborný	Slušně-dobře

Vysoký bod tání niklových slitin zabraňuje deformaci nebo zkroucení dílů během zpracování. Pevnost v širokém teplotním rozsahu umožňuje konstrukční aplikace, které nesou zatížení. Řízené chování při teplotní roztažnosti umožňuje výrobu přesných součástí s malými tolerancemi. Vynikající odolnost proti korozi a oxidaci usnadňuje použití v náročných prostředích, jako jsou námořní, chemické a ropné a plynové provozy.

Přizpůsobením složení prášku a procesních parametrů lze optimalizovat vlastnosti materiálu pro požadavky konstrukce. Anizotropní povaha aditivní výroby však může mít za následek směrově závislé vlastnosti. Pro dosažení požadovaných vlastností je klíčový správný návrh a zajištění kvality.

Aplikace prášků ze slitin niklu

Niklové slitiny jsou díky své univerzálnosti vhodné pro nejrůznější aplikace v letectví, obraně, automobilovém a námořním průmyslu, při zpracování ropy a plynu, v chemickém průmyslu, energetice, zdravotnictví, při výrobě nástrojů a v dalších oblastech všeobecného strojírenství.

Průmysl Aplikace prášku ze slitiny niklu Rodiny

Rodina slitin	Průmyslové aplikace
Inconel	Letectví, obrana, automobilový průmysl, chemické zpracování, ropa a plyn, výroba energie, raketová technika, rakety, jaderná energie.
Nerezová ocel	Letectví, obrana, automobilový průmysl, lékařství, námořní průmysl, architektura, chemický průmysl, potravinářství, nástroje, formy.
Hastelloy	letectví, obrana, chemické zpracování, kontrola znečištění, výroba energie, ropa a plyn
Nimonic	Letectví, obrana, energetika, chemické zpracování, nástroje
Kovar	Elektronika, polovodiče, integrované obvody, balení
Invar	Elektronika, optika, přesné přístroje, letectví a kosmonautika
Monel	Námořní doprava, zpracování ropy a zemního plynu, chemické zpracování, výroba energie, výroba celulózy a papíru.
Nikl-titan	Zdravotnické přístroje, aktuátory, senzory, letectví, ropný a plynárenský průmysl
Niklové superslitiny	Letectví, obrana, energetika, ropa a plyn, automobilový průmysl, nástroje

Mezi příklady dílů ze slitiny niklu vyrobených 3D tiskem patří:

Letectví a kosmonautika: Lopatky turbín, trysky, spalovací motory, ventily, držáky, termofluidní komponenty.
Automobilový průmysl: rotory turbodmychadel, rozvody, ventily, díly hnacího ústrojí.
Zdravotnictví: Implantáty, protézy, chirurgické nástroje, specifické přístroje pro pacienty.
Ropa a plyn: Nástroje pro hlubinné vrty, ventily, součásti ústí vrtů, potrubní armatury.
Nástroje: Vstřikovací formy, vytlačovací formy, přípravky a přípravky, lisovací nástroje.
Obecné informace: Výměníky tepla, díly pro manipulaci s kapalinami, spojovací materiál, pouzdra, skříně.

Díky vynikajícím vlastnostem materiálu, složitým geometriím, kratším dodacím lhůtám, nižším nákladům a flexibilitě konstrukce, které 3D tisk niklových slitin umožňuje, jsou velmi atraktivní volbou pro mnoho kritických aplikací.

Specifikace prášku ze slitiny niklu

Prášky ze slitin niklu jsou komerčně dostupné v různých rozměrech, morfologiích a úrovních kvality přizpůsobených požadavkům 3D tisku. Níže jsou uvedeny běžné specifikace:

Typické specifikace prášku ze slitiny niklu

Vlastnictví	Typické hodnoty
Složení slitiny	Vlastní slitiny, třída podle ASTM/ASME
Tvar částic	Sférické, téměř sférické
Velikost částic	10-45 mikronů
Distribuce velikosti částic	D10: 15-25 μm, D50: 25-35 μm, D90: 35-45 μm
Zdánlivá hustota	2,5-5,5 g/cc
Hustota poklepání	4-8 g/cc
Tekutost	Vynikající na Hallův průtokoměr
Zbytkový kyslík	100-400 ppm
Zbytkový dusík	50-150 ppm
Zbytkový uhlík	100-300 ppm

Sférická morfologie a úzká distribuce velikosti částic s hodnotami D10, D50 a D90 v ideálním rozmezí pro konkrétní tiskový proces pomáhají dosáhnout dobré hustoty a mechanických vlastností. Vysoká tekutost zabraňuje aglomeraci prášku a problémům s roztíratelností při přelakování. Nízký obsah zbytkového kyslíku, dusíku a uhlíku minimalizuje kontaminaci a pórovitost.

Kvalita prášku, velikostní parametry a další charakteristiky významně ovlivňují konečné vlastnosti dílů a musí být v souladu s požadavky tiskárny a aplikace. Většina dodavatelů poskytuje vlastní složení slitin a optimalizaci částic tak, aby splňovaly specifikace uživatele.

Metody 3D tisku z práškové niklové slitiny

Mezi nejběžnější metody aditivní výroby používané ke zpracování práškových niklových slitin patří:

Procesy tisku práškových niklových slitin

Metoda	Popis
Selektivní laserové tavení (SLM)	Práškové lože natavené fokusovaným laserovým paprskem
Přímé laserové spékání kovů (DMLS)	Podobně jako SLM, ale s nižším výkonem laseru
Tavení elektronovým paprskem (EBM)	Práškové lože natavené elektronovým paprskem ve vakuu
Laserové nanášení kovů (LMD)	Prášek vstřikovaný do roztaveného bazénu vytvořeného laserem
Usměrněná depozice energie (DED)	Podobně jako LMD s práškovým nebo drátěným posuvem
Tryskání pojiva	Tekuté pojivo selektivně natištěné na práškové lože

SLM a DMLS využívají laser s vysokou hustotou výkonu k úplnému roztavení kovového prášku do hustých vrstev. EBM používá jako zdroj energie elektronový paprsek, který vytváří díly ve vakuu. LMD s drátovým napájením taví vstupní kovový drát pomocí fokusovaného laseru. Binder jetting vytiskne kapalné pojivo pro vytvoření dílu, po kterém následuje spékání.

Konkrétní zvolená technika závisí na faktorech, jako je velikost dílu, složitost geometrie, kvalita povrchu, rozlišení prvků, rychlost výroby a náklady. Každý proces vyžaduje optimalizaci nastavení tiskárny a parametrů přizpůsobených složení práškové slitiny.

Parametry procesu zpracování niklové slitiny v prášku

Mezi kritické parametry tiskárny pro niklové slitiny, které vyžadují optimalizaci z hlediska hustoty, pevnosti, přesnosti a povrchové úpravy, patří:

Typické parametry procesu SLM/DMLS

Parametr	Typický rozsah
Tloušťka vrstvy	20-60 μm
Výkon laseru	100-400 W
Rychlost skenování	400-1200 mm/s
Rozteč poklopů	80-200 μm
Velikost paprsku	50-200 μm
Strategie skenování	Šachy, pruh, obrys
Podpůrná struktura	Pravidelné, roztříštěné, hybridní

Typické parametry procesu EBM

Parametr	Typický rozsah
Tloušťka vrstvy	50-200 μm
Výkon elektronového svazku	3-15 kW
Funkce rychlosti	20-200 mm/s
Posun řádku	0,1-0,3 mm
Zaostřovací posun	15-35 mA
Strategie skenování	Jednosměrný, obousměrný
Podpůrná struktura	Pravidelné, těžké

Menší tloušťka vrstvy a velikost paprsku ve spojení s vyšší rychlostí skenování zvyšují rozlišení, přesnost a kvalitu povrchu. Běžně se používají šachové nebo pásové skenovací vzory. Obvodové kontury zlepšují kvalitu hran. Optimalizované podpůrné struktury zabraňují deformaci, ale snáze se odstraňují. Předehřev a recyklace prášku mohou podpořit hustotu a kvalitu materiálu.

Výhody 3D tisku ze slitin niklu

Aditivní výroba s použitím optimalizovaných prášků ze slitin niklu nabízí mnoho výhod oproti tradiční výrobě:

Svoboda designu: Složité geometrie, které nelze opracovat obráběním
Snížení hmotnosti: Lehčí komponenty díky optimalizaci topologie
Konsolidace části: Zkrácená montáž pomocí tištěných složitých tvarů
Přizpůsobení: Zdravotnické prostředky přizpůsobené pacientům, nástroje
Snížení množství odpadu: Pouze požadovaný objem použitého materiálu
Kratší doba realizace: Týdny versus měsíce pro výrobu nástrojů
Flexibilita procesu: Snadné iterace návrhu a optimalizace
Výhody výkonu: Anizotropní pevnosti, vložené prvky
Snížení nákladů: Eliminace nákladů na nástroje, malosériová výroba
Poměr nákupů a letů: Tisk pouze finálního dílu versus obrábění z bloku

3D tisk rozšiřuje možnosti konstrukce a umožňuje výrobu nových dílů ze slitin niklu, které nejsou proveditelné nebo ekonomicky výhodné při použití běžných technik. Přináší revoluci do výroby v leteckém, lékařském, automobilovém a dalších odvětvích.

Dodavatelé práškových niklových slitin

Většina významných výrobců kovových prášků nyní nabízí řadu prášků ze slitin niklu optimalizovaných pro aditivní výrobu. Mezi přední dodavatele patří např:

Klíčoví dodavatelé niklových slitin

Dodavatel	Klíčové třídy slitin
Met3DP	Inconel 625, 718, Hastelloy X, nerezové oceli
Sandvik	Osprey nerezové oceli, superslitiny, slitiny titanu
Praxair	Inconel 718, 625, Hastelloy X, nerezové oceli
AP&C	Inconel 718, 625, nerezové oceli
Technologie LPW	Inconel 718, nerezové oceli, niklové superslitiny
Řešení SLM	Nerezová ocel 316L, 17-4PH, niklové superslitiny
Přísady GE	Nerezová ocel 316L, Inconel 718, 625, Hastelloy

Dodavatelé nabízejí různé rozdělení velikostí, vynikající sypkost prášku, nízký obsah kyslíku a vlhkosti, sledovatelnost šarží a slitiny na míru požadavkům procesu a aplikace. Většina z nich poskytuje specializovanou charakterizaci, která zajišťuje konzistentní vysokou kvalitu prášku.

Náklady na prášek ze slitiny niklu

Průměrné náklady na běžné práškové slitiny niklu jsou shrnuty níže:

Náklady na prášek ze slitiny niklu

Materiál	Náklady na kg
Inconel 718	$75-150
Inconel 625	$60-120
Nerezová ocel 316L	$35-70
Nerezová ocel 17-4PH	$45-90
Hastelloy X	$85-170
Niklové superslitiny	$90-200

Vysoce výkonné slitiny, jako je Inconel 718 a Hastelloy X, jsou dražší, zatímco nerezové oceli bývají nejlevnější variantou. Náklady na materiál jsou však pouze jednou ze složek celkových nákladů na díl. Přidaná hodnota plynoucí z konstrukční flexibility, výkonnostních výhod a zkrácení doby přípravy často kompenzuje vyšší ceny prášků pro malosériovou výrobu.

Nákup prášku ve velkém množství může snížit náklady. Mnoho dodavatelů také nabízí služby opakovaného použití a recyklace prášku. Celkově musí kupující při výběru vhodné práškové slitiny niklu zhodnotit celkové náklady včetně nákladů na pracovní sílu, následné zpracování, využití materiálu, mechanické vlastnosti a další faktory.

Velkoobchodní cena: $20/Kg-$200/Kg

Zobrazen 1. – 15. z 17 výsledků

Časté dotazy o 3D tisku kovového prášku

Jak mohu kontaktovat zákaznický servis Metal3DP?

Poskytujeme zákaznickou podporu 24/7. Naše kontaktní údaje najdete na stránce Kontaktujte nás, včetně telefonu, e-mailu a online chatu.

Jaké kovové práškové materiály Metal3DP nabízí?

Nabízíme různé vysoce kvalitní kovové prášky včetně nerezové oceli, vysokoteplotní slitiny, vhodné pro procesy, jako je fúze prášku laserem a elektronovým paprskem.

Jak Metal3DP zajišťuje kvalitu 3D tiskového kovového prášku?

Díky rozsáhlým odborným znalostem v oblasti výroby aditiv kovů využíváme pokročilé procesy a přísnou kontrolu kvality, abychom zajistili mechanické vlastnosti a kvalitu povrchu dílů.

V jakých průmyslových odvětvích se používají 3D tisková zařízení Metal3DP?

Naše zařízení mají širokou škálu aplikací v průmyslových odvětvích, jako je letectví, lékařství, automobilový průmysl a další, a poskytují řešení pro vysoce výkonné kovové součásti ve výrobě.

Nabízí Metal3DP vlastní možnosti slitin?

Ano, poskytujeme vlastní služby z oblasti slitin, abychom splnili specifické požadavky klientů na materiály.

Jaké jsou výhody systémů SEBM od Metal3DP?

Naše systémy SEBM vynikají ve výrobě složitých kovových dílů s výjimečnými mechanickými vlastnostmi. Mezi klíčové vlastnosti patří špičkový objem sestavení, přesnost a spolehlivost.

Mohu na webu Metal3DP najít aplikační pouzdra?

Ano, naše webové stránky předvádějí širokou škálu případů aplikací demonstrujících úspěšné implementace technologie Metal3DP v různých odvětvích.

Jak mohu začít spolupracovat s Metal3DP?

Kontaktujte nás a náš tým vám poskytne řešení a plány spolupráce na míru podle vašich potřeb.

Jaká je doba obratu u zákaznických služeb Metal3DP?

Doba zpracování zákaznických služeb se liší v závislosti na složitosti projektu. Na základě vašich požadavků vám poskytneme přesné dodací lhůty.

Jaké technologie 3D tisku Metal3DP nabízí?

Specializujeme se na selektivní laserové sintrování (SLS), selektivní laserové tavení (SLM) a selektivní tavení elektronovým paprskem (SEBM) a další technologie 3D tisku.

POŠLI NÁM

Zeptat se na další otázku?

Pokud nemůžete najít odpověď na svou otázku v našich FAQ, můžete nám vždy zanechat zprávu. Brzy vám odpovíme.

POČKEJ NA NÁS

Další krok

01. Zpracujeme návrh

Požadovaný rozsah, časový rozvrh a RPSN. Cena bude zahrnuta, pokud nám poskytnete podrobné informace o projektu.

02. Diskutujte o tom společně

Pojďme se seznámit a probrat všechny možné varianty a možnosti

03. Začněme stavět

Když je podepsána smlouva a jsou stanoveny všechny cíle, můžeme začít s prvním sprintem.