3Dプリンティング金属粉末

3Dプリンティング金属粉末サプライヤーについて知っておくべきすべて

製品カテゴリー

3Dプリンター用金属粉末 は、航空宇宙、自動車、医療などの業界全体で製造に革命をもたらしている。この先進的な積層造形技術は、レーザーや電子ビームを使用して粉末状の金属合金から層ごとに金属部品を製造する。

従来の金属加工プロセスと比較して、金属粉末を使用した3Dプリンティングは、設計の自由度を高め、プロトタイピングを迅速化し、廃棄物を削減し、短納期やカスタムパーツのコストを削減します。しかし粉末冶金は、粒子径、形状、組成、およびその他の特性に関する独自の要件を提起する。

金属粉末の製造方法

金属粉末はさまざまな方法で製造することができる。主な製造方法には次のようなものがある：

ガス噴霧

溶融金属合金を不活性ガスジェットで微粒化する。液滴は急速に凝固して球状の粉末粒子になります。ガスアトマイズ粉末は、3Dプリンティングに求められる優れた流動性と充填密度を備えています。

プラズマ霧化

ガスアトマイズに似ているが、プラズマトーチを使用し、優れた粉末特性を得るために高温を発生させる。より幅広い合金に対応可能。

機械的合金化

金属粉末と合金元素の高エネルギーボール粉砕によって製造される粉末。粉末は不規則な形状をしているが、より幅広い組成が可能。

電解

金属は陽極から電解溶解され、粉末状で陰極に析出する。

化学物質削減

金属酸化物や金属塩は、水素や炭素を使って化学的に還元され、金属粉末となる。

金属の脱水

水和金属塩を加熱して水分を除去し、金属または金属酸化物の粉末を生成する。

コンソリデーションとスフェロイド化

不定形粉末を粉砕、プレスし、球状化。スクラップ粉の再利用が可能。

ガスアトマイズは今日、付加製造に最も一般的に使用されており、優れた充填密度とパウダーベッドの表面品質を実現する高品質の球状パウダーを製造する。

3Dプリンティング金属粉末組成物

金属粉末床3Dプリントには多くの合金が使用されます。一般的な合金は以下の通り：

合金タイプ	例
ニッケル超合金	インコネル625、718、In625、N06625、In718
コバルト・クローム	CoCrMo、Co28Cr6Mo
チタン合金	Ti-6Al-4V、Ti64、Ti6242、TiAl6V4
工具鋼	H13, マルエージング鋼, ステンレス鋼
アルミニウム合金	AlSi10Mg, AlSi7Mg0.6
銅合金	CuSn10, CuAl10Ni5Fe4

ニッケル超合金は最高の高温強度を提供し、航空宇宙エンジンや部品に広く使用されている。

Ti64のようなチタン合金は、強度、軽量性、生体適合性で知られており、医療用インプラントや航空宇宙分野で人気があります。

コバルトクロムは、生体適合性と耐食性に優れているため、主に歯科用インプラントやクラウンに使用されている。

工具鋼とステンレス鋼は、射出成形金型、金型、高強度機械部品など、あらゆる産業で使用されている。

アルミニウムと銅の合金は、金属3Dプリンティングの新しい材料であり、自動車、熱交換器、コンフォーマル冷却チャンネルなど、より多くのアプリケーションを可能にする。

金属合金粉末の粒度範囲

説明	サイズ範囲
エクストラ・ファイン	15～25ミクロン
ファイン	25～45ミクロン
ミディアム	45～90ミクロン
粗目	90～150ミクロン

複雑な形状や滑らかな表面仕上げには、20～45ミクロン程度の微細なパウダーが好まれます。45ミクロン以上の粗いパウダーは造形速度が速くなりますが、解像度が低下します。最適なサイズの範囲は、3Dプリンターのモデルと機能によって異なります。

3Dプリンティング金属粉末の特性

金属粉末は、3Dプリントに適した厳しい仕様を満たさなければならない：

プロパティ	説明	望ましい価値観
粒度分布	粉末粒子径の範囲	典型的な20-45μm付近のタイトな分布
粒子形状	粉末の形態 - 球状、不規則など	高球状粒子
流動性	3Dプリント中の粉末の流動性	水のような優れた流れ
見かけ密度	粉体充填密度	>4.0 g/cc 以上
タップ密度	振動後の最大充填密度	>4.5 g/cc 以上
酸素含有量	製造時に吸収した酸素	<400 ppm
窒素含有量	製造時に吸収された窒素	<100 ppm

粒子形状が球状であるため、3Dプリント時にパウダーがスムーズに広がります。化学的純度が高く、酸素含有量が低いため、気孔やクラックなどの欠陥が発生しにくい。

粉末はまた、チタン合金のASTM B348 Grade 5やニッケル超合金のAMS 5659のような組成規格に適合しなければなりません。

3Dプリンティング金属粉末の用途

金属を使った3Dプリンティングは、多様な産業にわたる最終用途部品の製造を可能にする。主な応用分野は以下の通り：

産業	アプリケーション
航空宇宙	タービンブレード、構造フレーム、エンジン部品
自動車	カスタム・プロトタイプ、専用ツール
メディカル	歯冠、インプラント、手術器具
一般製造業	治具、固定具、最終使用部品
ジュエリー	複雑な形状、カスタマイズされたデザイン

金属粉末ベースの3Dプリンティングは、航空宇宙エンジンやタービンシステムで見られる過酷な動作条件に適した、熱特性が向上した軽量で高強度の部品の製造を可能にします。また、個々の患者の解剖学的構造に合わせて特別にカスタマイズされた医療用インプラントの作成も可能です。

3Dプリンティング金属粉末供給者と価格

3Dプリンティングプロセス用の金属粉末を製造・販売する世界的な大手サプライヤーは数社ある。以下の表は、いくつかの主要企業とおおよその粉末価格を示しています：

会社概要	主要素材	一般的な価格帯
エーピーアンドシー	チタン、ニッケル、コバルト合金	1kgあたり$50～$220
サンドビック	ステンレス鋼、コバルトクロム、ニッケル合金	$50〜$250/kg
メット3DP	チタン、アルミニウム、ステンレススチール	1kgあたり$30～$150
カーペンター・テクノロジー	ステンレス鋼、コバルト合金、チタン	$100〜$500/kg
LPWテクノロジー	ステンレス、アルミニウム、チタン、インコネル	$50〜$150/kg

価格は、組成、品質レベル、粒度分布、密度仕様、購入量によって異なります。個々の3Dプリンターモデル用にカスタマイズされたReady-to-printパウダーは、割高になる場合があります。

金属粉末3Dプリンティングと従来の方法との比較

金属3Dプリンティング	伝統的な製造
積層造形プロセスでパーツを一層ずつ作り上げる	サブトラクティブ工法で材料を除去する
部品固有の工具が不要	鋳造、機械加工にかかる多大な工具費
複雑な形状の設計自由度	ツールアクセシビリティによる設計上の制約
数日での迅速なプロトタイプ	プロトタイプツーリングにかかる月数
費用対効果の高い小ロット生産	コスト・ベネフィットのためには大量生産が必要
サポートからの廃棄物のみ	機械加工による高いスクラップ率
連結アセンブリ	多段階製造と組み立て
緻密で機能的な金属部品	多くの場合、追加の後処理が必要