L'aluminium est une poudre métallique populaire pour la fabrication additive en raison de sa faible densité, de ses bonnes propriétés mécaniques, de sa facilité d'usinage, de sa résistance à la corrosion et de sa conductivité. L'optimisation des caractéristiques de la poudre d'aluminium permet d'imprimer de manière fiable des pièces en aluminium solides et légères dans les domaines de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'industrie.

Ce guide couvre les propriétés, les spécifications, la production par atomisation, les considérations relatives à l'assurance qualité, les applications et les conseils sur l'approvisionnement en poudres d'aluminium pour l'impression 3D par fusion sur lit de poudre ou par jet de liant.

Poudre d'aluminium pour imprimante 3d Compositions

Les qualités d'aluminium les plus courantes pour l'AM sont les suivantes :

Adapter la composition aux propriétés mécaniques, à la résistance à la corrosion, aux besoins de soudabilité et aux coûts des alliages.

Aperçu des spécifications

La qualité et la consistance de la poudre sont nécessaires pour minimiser les défauts lors de la transformation par AM en pièces résistantes et de haute densité.

Méthodes d'atomisation

Imprimante 3d production de poudre d'aluminium via :

• Atomisation de l'air - L'air à haute pression désintègre l'aluminium fondu en fines gouttelettes sphériques qui empêchent l'oxydation. Le processus à faible énergie permet d'obtenir des particules plus grosses qui conviennent à l'impression par jet de liant.
• Atomisation de l'azote - L'azote ambiant empêche l'oxydation de la surface pendant l'atomisation, ce qui permet d'obtenir des poudres plus fines, un taux d'oxygène plus faible et des caractéristiques d'écoulement plus élevées, ce qui est préférable pour le SLM et l'EBM.
• Atomisation par rotation de l'électrode - Le filage rapide d'une fine couche d'aluminium fondu dans l'azote permet d'obtenir une poudre dont la distribution des tailles est très serrée et la densité d'empilement très bonne.

Le contrôle des atmosphères, des taux de refroidissement et de la dynamique des gaz permet d'optimiser la taille et la morphologie des particules d'aluminium pour les applications de lit de poudre nécessitant une bonne réponse à l'écoulement et au cisaillement.

Propriétés mécaniques

Pour atteindre les résistances spécifiées, il faut optimiser les paramètres d'impression et le post-traitement, comme le vieillissement. L'orientation des pièces a également un impact significatif sur les performances mécaniques.

Applications de l'AM des métaux

L'aluminium AlSi10Mg est largement utilisé dans toutes les industries pour la fabrication additive :

• Aérospatiale et défense : Cellules légères, composants de drones ; échangeurs de chaleur et plaques froides conformes ; structures en treillis actives. Outillage rapide pour la stratification des composites.
• Automobile : L'aluminium a une énergie intrinsèque trois fois inférieure à celle de l'acier, ce qui permet d'améliorer le rendement énergétique grâce à la réduction du poids. Les panneaux de carrosserie, les raccords et les éléments de châssis personnalisés, tels que les bras de commande, permettent d'améliorer les performances. Les pièces d'échangeurs de chaleur, comme les boîtiers de collecteurs, ajoutent des gains de fonctionnalité. Gabarits et fixations pour les composites à base de fibre de carbone.
• Industrie : Production en série personnalisée pour les petites et moyennes séries. Dissipateurs de chaleur pour la gestion thermique de l'électronique avec des facteurs de forme optimisés. Composants pour l'écoulement des fluides tels que les roues, les pompes, les vannes et les boîtiers. Gabarits, montages, guides et jauges offrant une durabilité et une légèreté optimales.
• Architecture : Pièces spéciales fabriquées à la demande. Éléments décoratifs utilisant l'impression hybride avec remplissage en bronze. Modèles à l'échelle dimensionnellement précis pour la visualisation.

Normes de certification

• ASTM B556 - Standard Specification for Powder Metallurgy (PM) Aluminum Alloy Structural Components Using Alloy 6061 (Spécification standard pour les composants structurels en alliage d'aluminium obtenus par métallurgie des poudres)
• ASTM B925 - Spécification standard pour les poudres d'alliage d'aluminium de première qualité destinées à être traitées par des méthodes de métallurgie des poudres pour les applications automobiles, aérospatiales et de défense.
• ASTM E2926 - Spécification standard pour les poudres d'aluminium et les matières premières pour la fabrication additive

Examiner les certificats de lots statistiquement validés montrant la conformité avec les spécifications de qualité cibles et les besoins de traitement AM avant l'achat.

Défauts courants

Principaux défauts de l'aluminium métal AM et leurs causes profondes :

Adapter les paramètres d'impression par des essais pour obtenir des pièces parfaitement denses avant la production en série.

Facteurs de tarification

Il faut s'attendre à des prix de l'ordre de $50-100/kg pour les poudres AM d'aluminium de faible granulométrie livrées. Les grands fabricants réalisent des économies d'échelle.

Considérations relatives à l'achat

Comparaison des fournisseurs

Choisir une marque de premier plan conforme aux exigences de qualité de l'application de la pièce, même si le prix est plus élevé, afin d'éviter les risques de défauts et d'écarts de propriété.

FAQ

Q : Quelle est la taille optimale des particules pour la fusion laser de poudres d'aluminium ?

A : Les fractions de 25 à 45 μm de la taille de la poudre d'aluminium facilitent le tassement dense avec une bonne réponse au cisaillement et à l'écoulement de la matière fondue, idéale pour l'étalement et la fusion à haute densité dans les applications de lit de poudre.

Q : Comment la poudre d'aluminium AM doit-elle être stockée correctement ?

R : Sceller les récipients hermétiquement avec des sachets absorbant l'humidité pour empêcher l'oxydation et la stabilisation, ce qui limite la durée de conservation à 6-12 mois si les récipients sont correctement conservés au frais et à l'abri de la lumière directe du soleil.

Q : La poudre d'aluminium pour métal AM nécessite-t-elle des précautions particulières de manipulation ?

R : Classé comme non dangereux, mais les poudres doivent être utilisées dans des zones bien ventilées avec des EPI approuvés, car les particules métalliques fines présentent des risques pour la santé respiratoire et d'explosion de poussières, ce qui nécessite la mise en place de protocoles de sécurité.

Q : Quel post-traitement est généralement effectué sur les pièces en aluminium fabriquées de manière additive ?

R : Les pièces AM en aluminium subissent souvent un traitement de mise en solution, un durcissement par précipitation au cours du vieillissement, une passivation et un électropolissage afin de réduire les contraintes résiduelles et d'améliorer les propriétés mécaniques et l'état de surface. Les revêtements protecteurs améliorent la résistance à la corrosion et à l'usure.

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