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.

Aluminiumpulver für 3d-Druck

Aluminiumpulvertypen für die additive Fertigung

Für die additive Fertigung werden verschiedene Aluminiumlegierungspulver verwendet:

Aluminiumpulvertypen für den 3D-Druck

TypBeschreibungAnwendungen
AlSi10MgGusslegierung mit Silizium und MagnesiumLuft- und Raumfahrt, Automobilindustrie
AlSi7MgMittelfeste Legierung mit Si, MgIndustrielle Maschinen
6061Mittelfeste Knetlegierung mit Mg, SiKundenspezifische Halterungen, Vorrichtungen
5XXX-Serie5% Magnesium für StärkeWerkzeuge für den Schiffsbau
Reines AluminiumUnlegiertes 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

LegierungAlMgSiFeCuMn
AlSi10MgBal.0.2-0.5%9-11%<0,551 TP3T<0,05%<0,451 TP3T
AlSi7MgBal.0.1-0.5%6-8%<1%<0,1%<0,1%
6061Bal.0.8-1.2%0.4-0.8%<0,71 TP3T0.15-0.4%<0,151 TP3T
5056Bal.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

EigentumWert
Dichte2,7 g/cc
Schmelzpunkt475-650°C
Wärmeleitfähigkeit120-180 W/mK
Elektrische Leitfähigkeit35-38 MS/m
Zugfestigkeit230-520 MPa
Dehnung3-8%
Elastizitätsmodul68-72 GPa
Härte65-100 HB

Aufgrund seiner Eigenschaften eignet sich Aluminium für leichte, thermisch und elektrisch leitfähige Druckteile.

Eigenschaften von Aluminiumpulver für additive Fertigung

Eigenschaften von Aluminiumpulver

ParameterEinzelheitenBedeutung
PartikelformSphärischVerbessert die Fließfähigkeit
Größenverteilung10-100 μmSteuert die Teileauflösung
Scheinbare Dichte1,2-1,8 g/ccBeeinflusst die endgültige Teiledichte
Durchflussmenge20-30 Sek./50gZeigt 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

ParameterBereich/GrenzeStandard
Partikelgröße10-63 μmASTM B214
Scheinbare Dichte> 0,80 g/cm³ASTM B212
Hall-Durchflussmenge< 30 s/50 gASTM B213
Oxidgehalt< 3%ASTM B237
Mg, Si-ZusammensetzungLegierungsgrenzenASTM B937
VerunreinigungenFe-, Cu-, Mn-GrenzwerteASTM 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

IndustrieKomponenten
Luft- und RaumfahrtFlugzeughalterungen, Wärmetauscher, Turbinenschaufeln
AutomobilindustrieFahrgestell, Antriebsteile, individuelle Innenausstattung
IndustriellRobotik, Werkzeuge, Vorrichtungen, Halterungen
VerbraucherElektronikgehäuse, Drohnenkörper
ArchitekturDekorplatten, Wandverkleidung
MedizinischeOrthopädische 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

UnternehmenStandort
SandvikDeutschland
AP&CKanada
PraxairUSA
Zimmerer-ZusatzstoffUSA
Fortschrittliche Pulver und BeschichtungenUSA
LPW-TechnologieUK

Diese führenden Lieferanten bieten kontrollierte Partikelgrößen, sphärische Morphologie, kundenspezifische Legierungen und umfangreiche Qualifizierungsdaten, um optimale Drucke zu gewährleisten.

Kostenanalyse von Aluminiumdruckpulver

Kosten für Aluminiumpulver

KlasseKosten 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

ParameterAluminiumTitanRostfreier Stahl
Dichte (g/cc)2.74.58.0
Zugfestigkeit (MPa)230-520900-1200500-1000
Wärmeleitfähigkeit (W/mK)120-1807-1615-30
Elektrische Leitfähigkeit (MS/m)35-382.41.5
Kosten pro kg$50-$150$200-$500$20-$50
DruckbarkeitMesseSchwierigAusgezeichnet

Aluminium bietet die beste Kombination aus Festigkeit, Gewicht, Leitfähigkeit und Kosten. Edelstahl lässt sich leichter bedrucken, ist aber schwerer. Titan ist eine Herausforderung.

Aluminiumpulver für 3d-Druck

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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