3D metaalpoeder
Inhoudsopgave
3D metaalpoeders zijn materialen die gebruikt worden in additieve productietechnologieën om metalen onderdelen en componenten te produceren. Deze gids geeft een gedetailleerd overzicht van verschillende soorten metaalpoeders, hun samenstelling en eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen en vergelijkingen om hun rol bij het 3D printen van metalen te begrijpen.
Overzicht van 3D metaalpoeders
3D-metaalpoeders dienen als grondstof voor technieken als selectief lasersinteren (SLS), direct metaallasersinteren (DMLS), elektronenstraalsmelten (EBM) en binderjetting om ingewikkelde metalen onderdelen met complexe geometrieën te maken. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende elementaire vormen of legeringen.
Poeders verschillen aanzienlijk van metaalvoorraden die gebruikt worden bij traditionele subtractieve productiemethoden. Belangrijke eigenschappen zoals vloeibaarheid, vorm, deeltjesgrootteverdeling en zuiverheid worden nauwkeurig gecontroleerd om precieze laag-voor-laag consolidatie tijdens het printen mogelijk te maken.
Voordelen van het gebruik van metaalpoeders bij Additive Manufacturing:
- Ontwerpflexibiliteit - produceer lichtgewicht rasterstructuren en complexe onderdelen die niet met machinale bewerking te maken zijn
- Minder afval - gebruik alleen materiaal dat nodig is, in tegenstelling tot subtractieve methoden
- Kortere doorlooptijden - snelle iteratie en analyse voor ontwerpoptimalisatie
- Aangepaste legeringen - samenstelling en eigenschappen op maat maken volgens toepassing
- Consolidatie - poeders smelten en verdichten tot vaste metalen onderdelen
- Oppervlakteafwerking - verkrijg gladheid en nauwkeurigheid zonder extra nabewerking
![3D metaalpoeder 1 3d metaalpoeder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/430L-Powder.jpg)
Soorten metaalpoeders
Verschillende elementaire metalen en legeringen zijn beschikbaar in poedervorm voor gebruik in verschillende industrieën:
Materiaal | Algemene legeringen/soorten | Eigenschappen | Toepassingen |
---|---|---|---|
Roestvrij staal | 316L, 17-4PH, 304L, 420 | Corrosiebestendigheid, hoge sterkte | Luchtvaart, auto's, consumentenproducten |
Aluminium | AlSi10Mg, AlSi7Mg0,6 | Lichtgewicht, uitstekende thermische geleidbaarheid | Automobiel, warmtewisselaars |
Titanium | Ti64, Ti6Al4V ELI | Hoge sterkte-gewichtsverhouding, biocompatibiliteit | Lucht- en ruimtevaart, medische implantaten |
Nikkel-superlegeringen | Inconel 718, Inconel 625 | Hittebestendigheid, corrosiebestendigheid | Ruimtevaartonderdelen zoals turbines en verbrandingskamers |
Kobalt Chroom | CoCr MP1, CoCrMo ASTM F75 | Biocompatibiliteit, hoge hardheid | Tandheelkundige implantaten, orthopedische knie-/heupimplantaten |
Koper | CuSn10, CuZn | Elektrische/thermische geleidbaarheid, vervormbaarheid | Elektrische contacten, warmtewisselaars |
Gereedschapsstaal | H13, P20 | Hoge hardheid, hittebestendigheid | Spuitgietmatrijzen, Gereedschap voor kantpersen |
Deeltjesvorm: Meestal bolvormig, maar kan ook veelhoekig zijn, afhankelijk van de productiemethode. Verbetert de doorstroming en verpakkingsdichtheid.
Deeltjesgrootte: Bereikt van 10 tot 100 micron. Smalle verdeling zorgt voor een gelijkmatige laagdikte en betere dichtheid.
Maatspecificatie Systemen: Maaswijdte (zeven die poeder scheiden), D-waarden (statistische metriek van gemiddelde grootte).
Vloeibaarheid: Gekwantificeerd met Hall flowmeter trechtertests. Kritisch voor laaguniformiteit. Verbeterd door bolvormige deeltjes.
Andere eigenschappen: Poederdichtheid, tapdichtheid, schijnbare dichtheid, pyknometerdichtheid, oxidatieve stabiliteit enz.
Toepassingen en gebruik van metaalpoeders bij 3D printen
Enkele veelvoorkomende toepassingen zijn:
- Lichtgewicht van kritieke bewegende onderdelen zoals waaiers en rotors
- Consolideren van assemblages voor minder onderdelen - motorbeugels, bevestigingen
- Aangepaste mallen, armaturen, pers- en matrijsbewerkingsinzetstukken voor kortere doorlooptijden
- Hoogcomplexe warmtewisselaars, pompen, kleppen en spruitstukblokken
- Op de patiënt afgestemde implantaten verbeteren chirurgische resultaten
- Zeer gedetailleerde miniaturen zoals dobbelsteentorens en spelstukken
Voordelen versus traditionele productie:
- Verminder gewicht met 40-60% met roosterstructuren met behoud van sterkte
- Exact conform CAD-modellen in tegenstelling tot machinaal bewerken/gieten
- Vermindering van het aantal onderdelen via consolidaties verlaagt assemblagetijd/-kosten
- Gladde oppervlakteafwerkingen met nauwkeurige afmetingen maken nabewerking grotendeels overbodig
- Snelle doorlooptijden zonder dure gereedschapswissels
Superieure prestaties: Onderdelen die specifiek zijn ontworpen voor additive manufacturing presteren beter dan conventioneel geproduceerde equivalenten. Airbus bereikte bijvoorbeeld een gewichtsbesparing van 45% met behulp van 3D-geprinte metalen beugels met behoud van gelijkwaardige sterkte en stijfheid.
3D Metaalpoeder Specificaties
De eigenschappen van het poeder, zoals de verdeling van de grootte en de vorm, bepalen strikt de eigenschappen van de uiteindelijke onderdelen, zodat ze worden geleverd volgens strikte specificaties:
Attribuut | Typische waarden | Normen |
---|---|---|
Deeltjesgrootteverdeling | 10 tot 45 micron | ASTM B214 |
Schijnbare dichtheid | 2 tot 5 g/cc | ASTM B212 |
Tik op dichtheid | 3 tot 8 g/cc | ISO 3923/1 |
Stroomsnelheid | 15 tot 25 s/50 g | ASTM B213 |
Restzuurstofgehalte | Maximaal 0,1% | AMS 4999B |
Gehalte aan reststikstof | Maximaal 0,04% | AMS 2769E |
Restkoolstofgehalte | Maximaal 0,03% | AMS 2769E |
Grootteklassen en mazen: Maaswijdte verwijst naar zeefklassen. De typische poedergrootte varieert van -140 tot +325 mesh. Een fijnere verdeling tussen -100 en +325 mesh verbetert de dichtheid en de oppervlakteafwerking.
Chemische conformiteit: Elementaire samenstelling gevalideerd aan de hand van specificatie (AMS, ASTM). Kritisch voor verwachte mechanische prestaties.
Vochtgehalte: Vooral belangrijk voor reactieve materialen zoals aluminium en titanium. Beperkt tot 0,1% volgens zowel ASTM B964 als ISO 22068. Gecontroleerd door de juiste afdichting en droge opslag.
Verontreinigingsniveaus: Magnesium, silicium, fosfor, zwavel, lood beperkt tot lage ppm-niveaus via verneveling met inert gas en juiste hantering.
Gerecycled poeder Conformiteit: Teruggewonnen poeder tijdens het drukken nauwlettend gecontroleerd. Over het algemeen beperkt tot 30% met strenge chemische controle volgens de ASTM F3055 en ISO/ASTM52904 normen.
Hoe leveranciers van metaalpoeder voor 3D printen verschillen
Basis voor vergelijking | Traditionele fabrikanten | Producenten van speciaal AM-poeder |
---|---|---|
Focus | Algemene poedermetallurgietoepassingen | Specifiek ontwikkeld voor AM-processen |
Legering | Alleen standaard samenstellingen | Aangepaste legeringen op maat voor AM |
Kwaliteitsconformiteit | Ontspannen, alleen basiseigenschappen | Extreem strak - chemie, deeltjesvorm/grootte |
Kwaliteit van het oppervlak | Niet kritisch, gasverstuiving optioneel | Gladde deeltjesmorfologie verplicht |
Prijs | Lager door hoge volumes | Hoger door strengere eisen |
Bestelformaten | Grote bulkhoeveelheden | Al vanaf 5 kg, afhankelijk van de toepassing |
Wijzigingen voor aanpassing | Vereist hoge MOQ's, lange doorlooptijden | Snelle formuleaanpassingen, snelle productie |
Diensten met toegevoegde waarde | Basis | End-to-end ontwerpoptimalisatie, parameterontwikkeling, snelle bemonstering, nabewerking, recycling |
Belangrijkste onderscheidende kenmerken van AM-poederspecialisten:
- Zeer sferische poeders met gecontroleerde grootteverdeling op maat van elk AM-proces
-chemiecontrole die aanzienlijk verder gaat dan de reguliere ASTM-specificaties om de procesvariabiliteit te beperken - Mogelijkheid om legeringen aan te passen en eigenschappen zoals dichtheid, hardheid enz. te wijzigen.
- Levenscyclusbeheer van poeder: hergebruik, mengen, recycling, opslag en veilige hantering
- Lage minimale bestelhoeveelheden en snellere levertijden
- End-to-end ontwerp- en printservices - parameteroptimalisatie voor de beste kwaliteit
Wanneer speciale cijfers zakelijk zinvol zijn
Voor prototypes kunnen conventionele legeringen volstaan, maar speciale poeders leveren enorm superieure mechanische eigenschappen voor productietoepassingen voor eindgebruik. De hoge kosten worden snel gecompenseerd door prestatieverbeteringen zoals onderdelen die langer meegaan.
Prijsvariaties van leveranciers voor metaalpoeders
Prijsbepalers:
- Grondstof en zuiverheidsgraad
- Strengere eisen voor scheikunde
- Conformiteitsniveaus kwaliteit
- Testen en certificering
- Ordervolumes
- Aanvullende diensten - applicatieontwikkeling, parameteroptimalisatie, nabewerking van onderdelen, terugwinning en hergebruik van poeder
Mogelijkheden voor kostenverlaging:
Grotere ordergroottes, poederrecycling, voorraadplanning voor just-in-time levering, teststandaardisatie, soepelere specificaties voor niet-kritische toepassingen, procesautomatisering
Typische prijsklassen:
Materiaal | Prijs per kg |
---|---|
Aluminium AlSi10Mg | $55 – $120 |
Titaan Ti6Al4V | $350 – $850 |
Nikkel Inconel 718 | $120 – $500 |
Roestvrij staal 316L | $90 – $240 |
Kobaltchroom CoCrMo | $270 – $620 |
Koper CuSn10 | $30 – $100 |
Gereedschapsstaal H13 | $70 – $190 |
Kostenvergelijking met massief stafmateriaal:
Voor kleine tot middelgrote onderdelen die in kleine volumes additief worden geproduceerd, maken metaalpoeders aanzienlijke kostenbesparingen per onderdeel mogelijk, ondanks de hogere grondstofprijzen.
Break-even is haalbaar bij productievolumes van slechts 50-100 stuks voor componenten zwaarder dan 0,5 kg. Dit voordeel wordt aanzienlijk groter voor grotere onderdelen van meer dan 5 kg.
Minder machinale bewerkingen en minimale nabewerking bieden extra kostenvoordelen ten opzichte van subtractieve technieken.
Metaalpoeders voor 3D printen
Belangrijkste evaluatiecriteria voor leveranciers:
- Gamma materialen en compatibele kwaliteiten
- Certificeringen voor poederkwaliteit
- Leveringsbetrouwbaarheid en minimale bestelhoeveelheden
- Ontwikkelingsmogelijkheden voor aangepaste legeringen
- Diensten met toegevoegde waarde zoals parameteroptimalisatie, hergebruik van poeder, nabewerking, enz.
- Totale kostenbesparingen
Veilige hantering
Net als bij andere metaalbewerkingsprocessen kunnen er veiligheidsproblemen ontstaan:
Gevaar | Voorzorgsmaatregelen |
---|---|
Brand/explosie | Gebruik van inert gas tijdens het hanteren van poeder om oxidatie te voorkomen; elimineer ontstekingsbronnen |
Toxiciteit | Gebruik stofafzuiging, ademhalingsapparatuur om inademing te voorkomen |
Reactiviteit | Isoleer reactieve poeders zoals aluminium/titanium met inerte separatoren |
Er moet speciale zorg worden besteed aan het laden van het poeder, de werking, het schoonmaken en de opslag om de risico's tot een minimum te beperken. Poedercontainers moeten elektrisch worden geaard.
Belangrijkste opmerkingen
- 3D metaalpoeders vertonen specifieke kenmerken op het gebied van grootte, vorm en chemie die nodig zijn voor AM-processen. Gangbare materialen zijn aluminium, titanium, roestvrij staal, Inconel superlegeringen, gereedschapsstaal en kobaltchroom.
- Industrieën profiteren van geoptimaliseerde lichtgewicht ontwerpen, consolidatie van onderdelen en prestatieverbeteringen ten opzichte van traditionele fabricage.
- Gespecialiseerde leveranciers controleren nauwgezet de kritische poedereigenschappen en bieden aangepaste legeringen plus diensten die voldoen aan de toepassingsvereisten. Dit maakt bredere toegang voor toepassers mogelijk via lagere hoeveelheden.
- Gezien de reactiviteits- en ontvlambaarheidsrisico's is een juiste hantering en verwijdering noodzakelijk.
- De aanloopkosten worden gecompenseerd door ontwerp- en productievoordelen bij productievolumes vanaf 50-100 stuks voor middelgrote componenten.
![3D metaalpoeder 11 3d metaalpoeder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlMgScZr-Powder.jpg)
FAQ
V: Hoe worden metaalpoeders gemaakt?
A: Gasverstuiving is de meest gebruikelijke techniek waarbij een stroom gesmolten metaal uiteenvalt in druppeltjes met behulp van inerte gasstralen. De bolvormige deeltjes stollen snel in gecontroleerde afmetingen met behulp van blussen met water of olie. Plasmaverstuiving wordt ook gebruikt.
V: Welke poeders zijn optimaal voor gewoon metaal 3D printen?
A: Het poederformaatbereik van 10 micron tot 45 micron biedt de beste balans tussen resolutie, oppervlakteafwerking en bouwsnelheid voor populaire printers van EOS, Concept Laser enz.
V: Hoe lang is ongebruikt metaalpoeder houdbaar als het goed wordt bewaard?
A: Tot 10 jaar in een vochtbestendige verpakking met droogzakjes onder 20 C opslag volgens ASTM-normen. Door spoelen met droge stikstof is een nog langer gebruik mogelijk.
V: Kunnen metalen drukpoeders worden hergebruikt?
A: Ja, ongebruikt poeder kan worden verzameld en gemengd met verse voorraad na analyse tot een 30%-verhouding. Dit verlaagt de totale kosten van onderdelen, maar er moet worden voldaan aan de drempelwaarden voor chemie en deeltjesgrootteverdeling volgens de ASTM F3055-norm.
V: Zijn de kosten voor 3D metaalprinten afhankelijk van de materiaalkeuze?
A: Ja, titanium en nikkelsuperlegeringen hebben een 3-5x hogere prijs dan roestvast staal vanwege de hoge grondstofkosten. Beperkte concurrerende bronnen dragen ook bij ten opzichte van staal.
Delen op
Facebook
Twitteren
LinkedIn
WhatsAppen
E-mail
MET3DP Technology Co, LTD is een toonaangevende leverancier van additieve productieoplossingen met hoofdkantoor in Qingdao, China. Ons bedrijf is gespecialiseerd in 3D printapparatuur en hoogwaardige metaalpoeders voor industriële toepassingen.
Onderzoek om de beste prijs en een op maat gemaakte oplossing voor uw bedrijf te krijgen!
gerelateerde artikelen
Over Met3DP
Video afspelen
Recente update
Ons product
NEEM CONTACT MET ONS OP
Nog vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht behandelen wij uw verzoek met een heel team.
![metalen 3dp-logo klein](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Metaalpoeders voor 3D printen en additieve productie
BEDRIJF
PRODUCT
contact informatie
- Qingdao-stad, Shandong, China
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731