Aluminiumpulver für den 3D-Druck
Inhaltsübersicht
Aluminiumpulver für 3d-Druck wird in der additiven Fertigung zunehmend eingesetzt, um branchenübergreifend leichte, hochfeste Teile herzustellen. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über Aluminiumpulver für den 3D-Druck.
Einführung in Aluminiumpulver für AM
Aluminium ist aus folgenden Gründen ein beliebtes Material für den 3D-Druck:
- Niedrige Dichte – 2,7 g/cm³
- Hohe spezifische Festigkeit
- Ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Gute Korrosionsbeständigkeit
- Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
- Geringe Materialkosten
Wichtige Eigenschaften von Aluminiumpulver:
- Sphärische Morphologie des Pulvers
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung
- Hoher Reinheitsgrad über 99,5% Al
- In einigen Fällen aus recyceltem Aluminium gewonnen
- Verfügbar für Binder Jetting, DMLS, SLM-Prozesse
Aluminiumpulver ermöglicht den Druck von Leichtbauteilen, die mit anderen Verfahren nicht hergestellt werden können.
Aluminiumpulvertypen für die additive Fertigung
Für die additive Fertigung werden verschiedene Aluminiumlegierungspulver verwendet:
Aluminiumpulvertypen für den 3D-Druck
| Typ | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| AlSi10Mg | Gusslegierung mit Silizium und Magnesium | Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie |
| AlSi7Mg | Mittelfeste Legierung mit Si, Mg | Industrielle Maschinen |
| 6061 | Mittelfeste Knetlegierung mit Mg, Si | Kundenspezifische Halterungen, Vorrichtungen |
| 5XXX-Serie | 5% Magnesium für Stärke | Werkzeuge für den Schiffsbau |
| Reines Aluminium | Unlegiertes Aluminium >99,7% | Wärmemanagement, Elektrik |
Speziallegierungen werden für additive Techniken qualifiziert, um die Eigenschaften herkömmlicher Legierungen zu erreichen.
Zusammensetzung der Aluminiumpulver für 3d-Druck
Typische Zusammensetzung von Aluminiumlegierungspulvern für AM:
Zusammensetzung von Aluminiumdruckpulvern
| Legierung | Al | Mg | Si | Fe | Cu | Mn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | Bal. | 0.2-0.5% | 9-11% | <0,551 TP3T | <0,05% | <0,451 TP3T |
| AlSi7Mg | Bal. | 0.1-0.5% | 6-8% | <1% | <0,1% | <0,1% |
| 6061 | Bal. | 0.8-1.2% | 0.4-0.8% | <0,71 TP3T | 0.15-0.4% | <0,151 TP3T |
| 5056 | Bal. | 4.5-6% | <0,41 TP3T | <0,5% | <0,1% | 0.1-0.5% |
Silizium verbessert die Gießbarkeit und Fließfähigkeit. Magnesium erhöht die Festigkeit. Verunreinigungen werden für die AM-Eignung minimiert.
Wichtige Eigenschaften von Aluminiumdruckpulver
Eigenschaften von Aluminiumdruckpulver
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 2,7 g/cc |
| Schmelzpunkt | 475-650°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 120-180 W/mK |
| Elektrische Leitfähigkeit | 35-38 MS/m |
| Zugfestigkeit | 230-520 MPa |
| Dehnung | 3-8% |
| Elastizitätsmodul | 68-72 GPa |
| Härte | 65-100 HB |
Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich Aluminium für leichte, thermisch und elektrisch leitfähige Druckteile.
Eigenschaften von Aluminiumpulver für additive Fertigung
Eigenschaften von Aluminiumpulver
| Parameter | Einzelheiten | Bedeutung |
|---|---|---|
| Partikelform | Sphärisch | Verbessert die Fließfähigkeit |
| Größenverteilung | 10-100 μm | Steuert die Teileauflösung |
| Scheinbare Dichte | 1,2-1,8 g/cc | Beeinflusst die endgültige Teiledichte |
| Durchflussmenge | 20-30 Sek./50g | Zeigt die Verteilbarkeit des Pulvers an |
| Oxidgehalt | < 3% | Beeinflusst den Pulverfluss und das Sintern |
| Wasserstoffgehalt | < 0,15% | Reduziert die Porosität in Teilen |
Für Aluminium-AM-Pulver sind die Sphärizität und die kontrollierte Partikelgrößenverteilung von entscheidender Bedeutung.
Spezifikationen für Aluminiumdruckpulver
Spezifikationen für Aluminiumpulver
| Parameter | Bereich/Grenze | Standard |
|---|---|---|
| Partikelgröße | 10-63 μm | ASTM B214 |
| Scheinbare Dichte | > 0,80 g/cm³ | ASTM B212 |
| Hall-Durchflussmenge | < 30 s/50 g | ASTM B213 |
| Oxidgehalt | < 3% | ASTM B237 |
| Mg, Si-Zusammensetzung | Legierungsgrenzen | ASTM B937 |
| Verunreinigungen | Fe-, Cu-, Mn-Grenzwerte | ASTM B937 |
Wichtige Pulvereigenschaften und -zusammensetzungen werden anhand standardisierter Spezifikationen überprüft.
Vorteile der Verwendung Aluminiumpulver für 3d-Druck
Vorteile von Aluminium für den 3D-Druck
- Leichtbau – hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Reduzierter Materialabfall
- Größere Designfreiheit und Teilekonsolidierung
- Wegfall von Werkzeugen und maschineller Bearbeitung
- On-Demand- und Just-in-Time-Fertigung
- Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
- Gute Endbearbeitung und Nachbearbeitung
- Kosteneffizienz für die Produktion mittlerer Stückzahlen
Die additive Fertigung von Aluminiumpulver bietet im Vergleich zu herkömmlichen Techniken erhebliche Vorteile für die Herstellung leichter Struktur- und Funktionsteile.
Anwendungen von 3D-gedruckten Aluminiumkomponenten
Industrielle Anwendungen von 3D-gedrucktem Aluminium
| Industrie | Komponenten |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Flugzeughalterungen, Wärmetauscher, Turbinenschaufeln |
| Automobilindustrie | Fahrgestell, Antriebsteile, individuelle Innenausstattung |
| Industriell | Robotik, Werkzeuge, Vorrichtungen, Halterungen |
| Verbraucher | Elektronikgehäuse, Drohnenkörper |
| Architektur | Dekorplatten, Wandverkleidung |
| Medizinische | Orthopädische Implantate, Prothetik |
Die additive Fertigung ermöglicht bisher nicht mögliche Aluminiumgeometrien, Konsolidierung und Anpassung in unterschiedlichsten Branchen.
So wählen Sie Lieferanten für Aluminiumdruckerpulver aus
Auswahl eines Aluminiumpulverlieferanten
- Erfahrung in der Herstellung von AM-Pulvern
- Möglichkeit zur individuellen Anpassung von Legierungen und Partikelgröße
- Konstante Qualität und Reproduzierbarkeit
- Wettbewerbsfähige und transparente Preise
- Technische Kompetenz und Kundenbetreuung
- Chargenanalyse- und Zertifizierungsdaten
- Lagerbestände und kürzere Vorlaufzeiten
- Fähigkeit, Nachfrageschwankungen auszugleichen
- Verantwortungsvolle und nachhaltige Beschaffung
Ein zuverlässiger Partner für Aluminiumpulver liefert maßgeschneiderte und qualifizierte Pulver, die auf die Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.
Hersteller von Aluminiumdruckpulver
Aluminiumpulverlieferanten für AM
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Sandvik | Deutschland |
| AP&C | Kanada |
| Praxair | USA |
| Zimmerer-Zusatzstoff | USA |
| Fortschrittliche Pulver und Beschichtungen | USA |
| LPW-Technologie | UK |
Diese führenden Lieferanten bieten kontrollierte Partikelgrößen, sphärische Morphologie, kundenspezifische Legierungen und umfangreiche Qualifizierungsdaten, um optimale Drucke zu gewährleisten.
Kostenanalyse von Aluminiumdruckpulver
Kosten für Aluminiumpulver
| Klasse | Kosten pro kg |
|---|---|
| Reines Aluminium | $50-$100 |
| AlSi10Mg | $55-$120 |
| 6061 Legierung | $60-$150 |
| 5XXX-Serie | $65-$140 |
Die Preise hängen von der Legierungszusammensetzung, dem Verunreinigungsgrad, den Partikeleigenschaften und der Einkaufsmenge ab. Erhebliche Kosteneinsparungen im Vergleich zu Titanlegierungen.
Vergleich von Aluminium mit anderen Druckmaterialien
Vergleich von Aluminiumpulver mit Alternativen
| Parameter | Aluminium | Titan | Rostfreier Stahl |
|---|---|---|---|
| Dichte (g/cc) | 2.7 | 4.5 | 8.0 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 230-520 | 900-1200 | 500-1000 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/mK) | 120-180 | 7-16 | 15-30 |
| Elektrische Leitfähigkeit (MS/m) | 35-38 | 2.4 | 1.5 |
| Kosten pro kg | $50-$150 | $200-$500 | $20-$50 |
| Druckbarkeit | Messe | Schwierig | Ausgezeichnet |
Aluminium bietet die beste Kombination aus Festigkeit, Gewicht, Leitfähigkeit und Kosten. Edelstahl lässt sich leichter bedrucken, ist aber schwerer. Titan ist eine Herausforderung.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist die typische Partikelgröße für Aluminium-AM-Pulver?
A: Partikelgrößen von 10–45 Mikrometer sind üblich, mit einer engen Verteilung von etwa 20–35 Mikrometer für optimalen Fluss und hohe Auflösung.
F: Welche Aluminiumsorten sind mit dem 3D-Druck kompatibel?
A: AlSi10Mg, AlSi7Mg und Legierungen der 6xxx-Serie wie 6061 wurden qualifiziert. 5XXX-Güten werden aufgrund ihrer höheren Festigkeit ebenfalls immer beliebter.
F: Welches AM-Verfahren eignet sich am besten für Aluminium?
A: DMLS, SLM und Binder Jetting ermöglichen den Aluminiumdruck. Binder Jetting ermöglicht schnellere Baugeschwindigkeiten, aber DMLS und SLM bieten bessere mechanische Eigenschaften.
F: Sind beim Umgang mit Aluminiumpulver besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich?
A: Fein verteiltes Aluminium kann in der Luft entflammbar oder explosiv sein. Für Lagerung und Handhabung werden Inertgas-Handschuhkästen empfohlen.
F: Sind für 3D-gedrucktes Aluminium Wärmebehandlungen erforderlich?
A: Ja. Um die gewünschten Materialeigenschaften und Mikrostrukturen zu erreichen, können Lösungsglühen, Altern, Glühen oder Spannungsabbau durchgeführt werden.
F: Welche Oberflächenbeschaffenheiten können mit AM-Aluminiumteilen erzielt werden?
A: Druckoberflächen mit einer Dicke von etwa 15 Mikrometer Ra können durch Strahlen, Schleifen, Sandstrahlen und Polieren weiter auf unter 1 Mikrometer Ra geglättet werden.
F: Können aus Aluminium gedruckte Teile die Eigenschaften einer Massenlegierung erreichen?
A: Mit optimierten Parametern und Nachbearbeitung können additive Teile mechanische Eigenschaften erreichen, die denen herkömmlich verarbeiteter Aluminiumlegierungen ebenbürtig oder sogar besser sind.
F: Welche Konstruktionsprinzipien gelten für die additive Fertigung von Aluminium?
A: Druckausrichtung, minimale Stützen, großzügige Innenradien und die Berücksichtigung thermischer Spannungen verbessern die Ergebnisse. Wandstärken über 1 mm sind vorzuziehen.
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