Kovový prášek SLS: SLS: vlastnosti, aplikace a dodavatelé
Obsah
Selektivní laserové spékání (SLS) je aditivní výrobní technika, která využívá laser ke spojení malých částic plastového, kovového, keramického nebo skleněného prášku do 3D objektu. Kovové prášky SLS se správnými vlastnostmi jsou rozhodující pro výrobu vysoce kvalitních kovových dílů se složitou geometrií tímto procesem.
Přehled kovových prášků SLS
Kovové prášky SLS jsou kovové prášky, které jsou optimalizovány pro použití v 3D tiskárnách pro selektivní laserové spékání k výrobě kovových dílů a prototypů. Mezi nejčastěji používané kovové prášky SLS patří:
Typy kovových prášků SLS
Typ | Složení | Klíčové vlastnosti |
---|---|---|
Nerezová ocel | Slitiny Fe, Cr, Ni | Odolnost proti korozi, vysoká pevnost |
Nástrojová ocel | Slitiny Fe, Cr, Mo | Vysoká tvrdost, tepelně zpracovatelné |
Legovaná ocel | Slitiny Fe, Cr, Ni | Tepelně zpracovatelné, obrobitelné |
Kobalt-chrom | Co, Cr slitiny | Biokompatibilní, odolné proti opotřebení/korozím |
Titan a slitiny | Ti, Al, V slitiny | Lehké, biokompatibilní, pevné |
Inconel | Ni, Cr slitiny | Odolnost vůči teplu/korozím |
Slitiny hliníku | Slitiny Al, Cu, Mg | Lehké, silné |
Tyto kovové prášky musí mít vlastnosti, jako je tekutost, tvar a distribuce velikosti částic, přizpůsobené pro výrobu dílů SLS s vysokou hustotou, přesností a požadovanými mechanickými vlastnostmi.
Klíčové vlastnosti kovových prášků SLS
Parametr | Popis | Požadavky |
---|---|---|
Rozsah velikostí | Rozměry částic prášku | 10-45 mikronů běžné |
Rozložení velikosti | Rozsah velikostí prášku | Většinou sférické s povolenými satelity |
Morfologie | Tvar částic prášku | Sférický tvar je optimální, satelity mohou způsobit vady |
Průtoková rychlost | Tekutost prášku | 35-40 s/50g z Hallova průtokoměru |
Zdánlivá hustota | Hustota balení prášku | Přibližně 60% skutečné hustoty |
Skutečná hustota | Hustota materiálu | Liší se podle složení |
Plocha povrchu | Plocha povrchu částic na jednotku hmotnosti | Nižší je lepší pro snížení oxidace |
Zbytkové plyny a vlhkost | Nečistoty přítomné v prášku | Minimalizováno pro vysoce kvalitní díly |
Charakteristika kovového prášku SLS
Charakteristický | Úloha v procesu SLS |
---|---|
Tvar částic a struktura povrchu | ovlivňují tok prášku do každé nové vrstvy, absorpci laseru a odrazivost. |
Distribuce velikosti částic | Vliv hustoty balení, dynamiky taveniny, roztíratelnosti |
Průtokové charakteristiky | Umožňuje rovnoměrné roztírání, konzistenci vrstvy |
Zdánlivá hustota | Řídí vzdálenost mezi částicemi, potřebný příkon energie |
Skutečná hustota | Určuje konečnou maximální dosažitelnou hustotu dílu. |
Legující přísady | Umožňuje specifické vlastnosti materiálu, jako je pevnost, tvrdost atd. |
![SLS Metal Powder: Properties,Applications,and Suppliers 1 sls kovový prášek](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/GH3230-Powder.jpg)
Aplikace z Kovové prášky SLS
SLS kovový prášek umožňuje tisk funkčních kovových dílů s plnou hustotou, které slouží k výrobě prototypů, nástrojů a pro potřeby krátkodobé výroby v průmyslových odvětvích, jako jsou:
Průmyslové aplikace kovových dílů tištěných technologií SLS
Průmysl | Aplikace | Běžně používané materiály |
---|---|---|
Aerospace | Lopatky turbíny, motor/konstrukční součásti | Nerezové oceli, superslitiny, slitiny titanu |
Automobilový průmysl | Prototypové díly, zakázkové nástroje | Nerezové oceli, nástrojové oceli, slitiny hliníku |
Lékařské implantáty | Specifické implantáty pro pacienty, vodítka | Kobaltový chrom, slitiny titanu, nerezová ocel |
Průmyslový | Přesné nástroje, robotické uchopovače | Nerezové oceli, nástrojové oceli |
Šperky | Prsteny, řetízky, zakázkové kusy | Drahé kovy, jako jsou slitiny zlata, stříbro |
Některé jedinečné výhody oproti tradičním výrobním postupům:
Výhody SLS pro výrobu kovových dílů
Benefit | Popis |
---|---|
Volnost geometrie | Žádná omezení geometrie dílů na rozdíl od subtraktivních/odlévacích metod. |
Rychlý obrat | Rychlý tisk z dat CAD |
Nízká hmotnost | Mřížkové struktury snižují hmotnost o >30% |
Konsolidace části | Integrálně tištěné sestavy nahrazují spoje |
Hromadné přizpůsobení | Specifické zdravotnické prostředky pro pacienty |
Hybridní struktury | Možnost výroby vícemateriálových dílů z kovů a polymerů |
Běžné aplikace SLS tištěných kovových dílů v různých průmyslových odvětvích:
Typické aplikace kovových dílů tištěných metodou SLS
aplikace | Příklady | Použité materiály |
---|---|---|
Funkční prototypy | Součásti motoru, implantáty | Legované oceli, slitiny Ti |
Nástroje | Vodítka, přípravky, přípravky na vrtání | Nerezové oceli |
Nástroje pro formy | Nástroje pro vstřikování plastů | Nástrojové oceli jako H13 |
Sériová výroba | Letecké/medicínské komponenty | Slitiny Ti a Ni, CoCr |
Lehké konstrukce | Mřížové panely, výztuhy | Slitiny Al, slitiny Ti |
Specifikace kovového prášku SLS
Výrobci systémů SLS, jako jsou EOS, 3D Systems a Renishaw, poskytují kvalifikované specifikace kovového prášku SLS, které jsou přizpůsobeny jejich modelům tiskáren. Mezi běžné kovové prášky a velikosti patří:
Typy a rozsahy velikostí kovového prášku SLS
Materiál | Dostupné typy prášků | Rozsah velikosti částic |
---|---|---|
Nerezová ocel | 316L, 17-4PH, 303, 410 | 15-45 mikronů |
Maraging steel | MS1, 18Ni300, 18Ni350 | 15-45 mikronů |
Kobaltový chrom | CoCr, CoCrMo | 15-45 mikronů |
Slitina hliníku | AlSi10Mg, AlSi12 | 15-45 mikronů |
Slitina titanu | Ti6Al4V Třída 5 | 15-45 mikronů |
Slitina niklu | Inconel 718, Inconel 625 | 15-45 mikronů |
Normalizační organizace definovaly klasifikace různých druhů kovových prášků používaných v procesech AM:
Třídy kovového prášku podle norem ISO/ASTM
Standard | Známky | Popis |
---|---|---|
ISO 17296-2 | PA1 až PA6 | Definuje stále přísnější požadavky na nečistoty od P1 do P6. |
ISO 17296-3 | PM1 až PM4 | Definuje tvar a velikost částic od PM1 do PM4. |
ASTM F3049 | Třída 1 až 4 | Definuje přípustné limity pro rozsahy složení od 1 do 4. |
ASTM F3056 | Typ 1 až Typ 3 | Definuje statistické parametry rozdělení velikosti od 1 do 3 |
Tyto systémy třídění pomáhají stanovit referenční úrovně kvality a pomáhají kupujícím při zadávání zakázek. Prášek třídy PA5 vysoké čistoty by zajistil minimální kontaminaci. Podobně přísnější kontrola chemie třídy 4 snižuje variabilitu.
Kovový prášek SLS Dodavatelé
Prášky SLS připravené k použití dodává po celém světě řada dodavatelů. Mezi přední světové dodavatele patří:
Klíčoví dodavatelé kovových prášků SLS
Dodavatel | Nabízené materiály | Obsluhované zeměpisné oblasti |
---|---|---|
Sandvik | Nerezová ocel, slitiny Ni, CoCr, nástrojová ocel, slitiny hliníku | Evropa, Asie |
Praxair | Ti slitiny, Ni slitiny, nerez, nástrojové oceli | Severní Amerika |
Technologie LPW | Nerezová ocel, slitiny hliníku, CoCr | Velká Británie, Evropa |
Přísada pro tesaře | Nerezové oceli, CoCr, Cu, slitiny hliníku | Globální |
Hoganas | Nerezové oceli, nástrojové oceli | Evropa, Asie |
Obvyklá minimální dodávka se pohybuje kolem 10 kg na třídu materiálu, existují však i velkoobjemové kontrakty pro odběratele OEM. Možnosti balení sahají od vakuově uzavřených plechovek až po specializované kazety do strojů SLS, z nichž každá pojme 700 g až 1 kg prášku.
Typy obalů z kovového prášku SLS
Typ | Rozsahy objemu | Charakteristika |
---|---|---|
Vakuové plechovky | 500g až 20kg dávky | Skladovatelnost až 1 rok |
Tiskové kazety | Dávky 700 až 1000 g | Minimalizovaná expozice při manipulaci |
Materiálové věže | 700 až 1200g kazety | Automatické vkládání do tiskárny |
Cenové rozpětí běžných materiálů v malých množstvích je následující:
Rozmezí nákladů na kovový prášek pro tisk SLS
Materiál | Cenové rozpětí malého množství* |
---|---|
Nerezová ocel 316L | $60-$100 za kg |
Hliník AlSi10Mg | $80-$130 za kg |
Maraging steel | $90-$140 za kg |
Titan Ti6Al4V | $200-$350 na kg |
Kobaltový chrom | $300-$500 za kg |
Drahé kovy | $3000+ za kg |
Srovnání materiálů kovových prášků SLS
Pro tisk SLS se používají různé kovové slitiny, každá s vlastními vlastnostmi a kompromisy:
Srovnání materiálů kovových prášků SLS
Parametr | Nerezové oceli | Nástrojové oceli | Titanové slitiny | Slitiny niklu | Kobalt Chrome | Hliníkové slitiny |
---|---|---|---|---|---|---|
Hustota | Střední | Vyšší | Dolní | Vysoký | Vysoký | Nejnižší |
Síla | Střední | Nejvyšší | Středně vysoké | Středně vysoké | Střední | Střední |
Tvrdost | Dolní | Velmi vysoko | Střední | Střední | Vyšší | Nízká a střední úroveň |
Odolnost proti korozi | Vynikající | Střední | Vynikající | Vynikající | Vynikající | Středně dobré |
Biologická kompatibilita | Dobrý | Omezený | Vynikající | Omezený | Vynikající | Dobrý |
Tepelná odolnost | Střední | Středně vysoké | Střední | Velmi vysoká | Velmi vysoká | Dolní |
Náklady | Nejnižší | Střední | Vysoký | Velmi vysoká | Vysoký | Nízký |
Vidíme, že nerezové oceli nabízejí nejlepší kombinaci vlastností, pokud se bere v úvahu cena, zatímco nástrojové oceli poskytují extrémní tvrdost. Titan přináší biokompatibilitu a pevnost při nízké hustotě. Superslitiny jako Inconel a CoCr nabízejí tepelnou stabilitu a biokompatibilitu. Hliníkové slitiny jsou cenově nejefektivnější lehkou variantou.
Výhody a nevýhody běžných kovových prášků SLS
Materiál | Výhody | Nevýhody |
---|---|---|
Nerezové oceli | Cenově výhodné, snadno obrobitelné | Nižší tvrdost a pevnost |
Nástrojové oceli | Extrémně tvrdé a tepelně zpracovatelné | Menší odolnost proti korozi, biokompatibilita |
Slitiny titanu | Pevný, lehký, šetrný k životnímu prostředí | Drahé, mohou hořet v kyslíkové atmosféře |
Slitiny niklu | Vynikající odolnost proti teplu/korozi | Těžké, toxické, velmi drahé |
Kobaltový chrom | Biokompatibilní, odolný proti korozi | Těžké, střední náklady |
Slitiny hliníku | Lehké, s dobrou pevností | Nižší bod tání, tvrdost |
Kritéria zákazníka pro výběr kovového prášku SLS
Kritéria výběru | Klíčové otázky |
---|---|
Mechanické vlastnosti | Splňuje cílovou pevnost, odolnost proti opotřebení a další mechanické specifikace? |
Náklady na materiál | Odpovídá požadovaný typ kovového prášku rozpočtu aplikace? |
Následné zpracování | Jsou nutné sekundární operace, jako je lisování za tepla nebo tepelné zpracování? |
Velikost výrobní série | Je cílový objem pro produkční tisk SLS příliš vysoký? |
Rozměry dílu | Je maximální objem tiskárny dostatečný pro největší geometrie dílů? |
Rozlišení, povrchová úprava | Lze procesem SLS dosáhnout požadavků na jemné detaily a kvalitu povrchu? |
Dodací lhůta | Je doba dodání dodavatele přijatelná s ohledem na časový plán výroby? |
Optimální výběr materiálu, který vyvažuje výkonnostní a ekonomické požadavky, se řídí aplikací konečného dílu.
Přehled procesu tisku kovů SLS
Porozumění 3D tisku SLS pomáhá pochopit, jak vlastnosti prášku ovlivňují kvalitu dílů:
Fáze procesu 3D tisku SLS
Fáze | Popis |
---|---|
3D modelování | Software CAD vytvoří pevný/síťový model dílu pro tisk |
Krájení | Model je digitálně rozřezán na vrstvy pro vygenerování souboru pro tiskárnu. |
Roztírání prášku | Váleček nebo nůž rozprostře tenkou vrstvu prášku na stavební plošinu. |
Laserové skenování | Laser CO2 skenuje práškové lože a taví částice dohromady. |
Spouštěcí plošina | Sestavovací platforma se sníží o 1 tloušťku vrstvy (~50 mikronů). |
Opakované roztírání/tavení | Kroky se opakují, dokud není vytvořen celý objekt vrstvu po vrstvě. |
Následné zpracování | Odstranění přebytečného prášku, závěrečné úpravy pro dokončení dílu |
Jak vlastnosti prášku ovlivňují výsledky tisku
Vlastnost Powder | Vliv na kvalitu tisku |
---|---|
Geometrie prášku | Sférické částice s dobrým tokem umožňují rovnoměrné vrstvy bez defektů. |
Rozsah velikosti částic | Příliš jemné prášky mají špatný tok, příliš velké vytvářejí špatné rozlišení |
Rozložení velikosti | Příliš široké rozdělení může způsobit segregaci nebo variabilní tavení |
Zdánlivá hustota | Vyšší hustota přináší větší konečnou hustotu dílu po spékání. |
Skutečná hustota | Stanovuje horní hranici dosažitelné hustoty dílů |
Textura povrchu | Hrubší částice mohou zachycovat plyny nebo bránit toku prášku. |
Vidíme, že několik fyzikálních vlastností prášku přímo ovlivňuje výsledky tisku, takže přísná kontrola ze strany dodavatelů je zásadní.
Následné zpracování kovových dílů vytištěných metodou SLS
Po procesu tisku SLS pomáhají další dokončovací kroky zlepšit konečné vlastnosti dílů:
Běžné kroky následného zpracování dílů SLS
Proces | Popis | Výhody |
---|---|---|
Odstranění prášku | Přebytečný prášek je odstraněn kartáčem nebo otryskán | Odhalí tištěný objekt |
Odstraňování stresu | Zahřívání k odstranění zbytkových napětí | Zlepšuje rozměrovou přesnost |
Povrchová úprava | Broušení, leštění, tryskání kuličkami | Vyhlazuje povrch, napomáhá přilnavosti nátěru |
Infiltrace | Kapalina vyplňuje zbytkovou pórovitost | Dále zvyšuje hustotu, zlepšuje pevnost |
Tepelné zpracování | Tepelné cykly kalení a popouštění | Zvyšuje tvrdost ocelí |
Účinky následného zpracování na vlastnosti dílů
Vlastnictví | Vliv následného zpracování |
---|---|
Hustota | Infiltrace epoxidem nebo bronzem vyplňuje póry a zvyšuje hustotu 5-15% |
Drsnost povrchu | Ručním/automatickým leštěním lze dosáhnout drsnosti pod 2 mikrony. |
Rozměrová přesnost | Tepelný cyklus uvolňující napětí snižuje deformace a zlepšuje přesnost. |
Pevnost v tahu | Infiltrace zlepšuje UTS, zatímco tepelné zpracování může zdvojnásobit pevnost v tahu |
Tažnost | Kompromis se zlepšením pevnosti po ošetření |
Tvrdost | Srážkově kalitelné slitiny, jako je 17-4PH, dobře reagují na ošetření stárnutím. |
Následné zpracování tak umožňuje další přizpůsobení vlastností kovu na základě potřeb aplikace.
Kontrola kvality tisku SLS na kov
Konzistentní vysoce kvalitní prášková surovina spolu s monitorováním procesu SLS zajišťují spolehlivé díly:
Kontrola kvality pro Kovový prášek SLS
Parametr | Typická specifikace | Zkušební metody |
---|---|---|
Distribuce velikosti částic | Průtok v hale > 35s/50g | Prosévání, laserová difrakce |
Zdánlivá hustota | 65-80% skutečné hustoty | Gravimetrické měření |
Složení prášku | Rozsahy legování podle ISO 27296 | Rentgenová fluorescence |
Morfologie povrchu | Medián kruhovitosti > 0,75 | Mikrofotografie, analýza obrazu |
Kontaminace | < 50 ppm kyslíku, < 150 ppm dusíku | Analýza fúze inertních plynů |
Monitorování procesu tisku SLS
Metrický | Použitý snímač | Účel |
---|---|---|
Výkon laseru | Vestavěná fotodioda | Zachovává konzistenci fúze |
Teplota práškového lože | IR senzor | Zajišťuje celistvost dílů, nedochází k jejich deformaci |
Atmosféra | Analyzátor kyslíku | Zabraňuje vznícení prášku ve stavební komoře. |
Tloušťka vrstvy | Snímač osy Z | Přesné reprodukovatelné vrstvy |
Výsledkem takto přísné kontroly vstupního prášku a nastavení procesu jsou vysoce kvalitní kovové díly z každé výrobní série.
Tisk kovů metodou SLS ve srovnání s alternativami
Mezi další alternativy 3D tisku z kovu k SLS patří:
Porovnání metod 3D tisku kovů
Metrický | Tryskání pojiva | DMLS | SLM | EBM |
---|---|---|---|---|
Suroviny | Prášek ze směsi kovu a polymeru | Kovový prášek | Kovový prášek | Kovový drát/prach |
Zdroj energie | Tekuté pojivo | Vláknový laser | Výkonný vláknový laser Yb | Elektronový paprsek |
Rychlost budování | Mírné, rychlejší než laserové metody | Pomalé kvůli skenování bod po bodu | Velmi rychle, dochází k úplnému roztavení | Nejrychlejší metoda |
Rozlišení, povrchová úprava | horší kvůli pojivu, pomáhá následné zpracování | Velmi dobré díky jemnému laserovému bodu | Vynikající díky plnému roztavení | Mírná v důsledku částečného tání |
Rozměrová přesnost | +/- 0,3% s procesem CTQ | +/- 0.1-0.2% | +/- 0.1-0.2% | +/- 0.2-0.3% |
Následné zpracování | Vytvrzování, spékání i vytvrzování je nutné | Pouze podpora odstranění | Může být zapotřebí určité obrábění | Většina sekundárních prací je nutná |
Náklady na jeden díl | Nižší náklady na materiál pomáhají snížit cenu | Mnohem vyšší provozní náklady | Vysoké náklady na vybavení a materiál | Vysoké náklady na vybavení |
Ze všech metod se jeví tryskání pojivem jako nákladově nejefektivnější pro výrobu kovových dílů v nižších objemech do 10 000 kusů. SLS poskytuje nejjednodušší následné zpracování v kombinaci s dobrou přesností a kvalitou povrchu.
![SLS Metal Powder: Properties,Applications,and Suppliers 11 sls kovový prášek](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/Tungsten-Powder.jpg)
Nejčastější dotazy
V jakých průmyslových odvětvích se používá tisk kovů metodou SLS?
Tisk kovů metodou SLS se používá v letectví, automobilovém průmyslu, zdravotnictví a mnoha dalších odvětvích, kde jsou vyžadovány přesné kovové díly.
Jaká je přesnost a rozlišení tisku kovů metodou SLS?
Přesnost a rozlišení závisí na několika faktorech, včetně stroje, materiálu a parametrů procesu, ale tisk kovů pomocí SLS může dosáhnout vysoké úrovně přesnosti.
Je u dílů vytištěných metodou SLS na kov nutné následné zpracování?
Ano, může být vyžadováno následné zpracování za účelem odstranění podpůrných struktur, zlepšení kvality povrchu a splnění specifických požadavků pro danou aplikaci.
Jaká jsou omezení tisku kovů metodou SLS?
K některým omezením patří náklady na zařízení, omezená velikost stavebních komor a potřeba vhodných bezpečnostních opatření vzhledem k použití laserů a kovových prášků.
Lze tisk kovů pomocí SLS použít pro hromadnou výrobu?
Ano, tisk kovů metodou SLS lze použít jak pro výrobu prototypů, tak pro nízkoobjemovou až středněobjemovou výrobu kovových dílů.
Je tisk kovů metodou SLS šetrný k životnímu prostředí?
V porovnání s tradičními výrobními metodami sice může snížit množství materiálového odpadu, ale v souvislosti s dopadem na životní prostředí je třeba vzít v úvahu likvidaci kovových prášků a spotřebu energie.
Existují nějaká bezpečnostní opatření při práci se SLS tiskem na kov?
Ano, při manipulaci s kovovými prášky by měla být přijata bezpečnostní opatření a obsluha by měla být vyškolena pro bezpečnou práci s laserovými systémy.
Jaké jsou náklady na služby tisku kovů pomocí SLS?
Náklady se liší v závislosti na faktorech, jako je výběr materiálu, složitost dílu a množství. Nejlepší je vyžádat si cenové nabídky od poskytovatelů služeb pro konkrétní projekty.
Sdílet na
Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem
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
O Met3DP
Přehrát video
Nedávná aktualizace
Náš produkt
KONTAKTUJTE NÁS
Nějaké otázky? Pošlete nám zprávu hned teď! Po obdržení vaší zprávy obsloužíme vaši žádost s celým týmem.
![malé kovové 3dp logo](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Kovové prášky pro 3D tisk a aditivní výrobu
SPOLEČNOST
PRODUKT
kontaktní informace
- Město Qingdao, Shandong, Čína
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731