Aluminiumlegeringen 3D printen

Inhoudsopgave

Aluminiumlegeringen voor 3d printen hebben verschillende gunstige eigenschappen, zoals een hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitstekende thermische geleidbaarheid en corrosiebestendigheid, waardoor ze geschikte materialen zijn voor 3D-printtoepassingen in de auto-industrie, ruimtevaart, consumptiegoederen en andere industrieën.

Selective laser melting (SLM) en direct metal laser sintering (DMLS) zijn de primaire 3D-printprocessen die worden gebruikt voor poeders van aluminiumlegeringen. De poederdeeltjes worden laag voor laag samengesmolten met behulp van een krachtige laser om complexe en aanpasbare onderdeelgeometrieën te construeren.

3D printen van aluminiumlegeringen

Types van 3D printen van aluminiumlegeringen

LegeringSamenstellingAfdrukprocesEigenschappenToepassingen
AlSi10MgAluminium (Al) + Silicium (Si) (10%) + Magnesium (Mg)Laserpoederbedfusie (LPBF)- Goede balans tussen sterkte, vervormbaarheid en taaiheid - Uitstekend lasbaar - Verouderingshard voor hogere sterkte- Ruimtevaartonderdelen (lichtgewicht structuren) - Auto-onderdelen (beugels, motoronderdelen) - Elektronische verpakkingen
AlSi7Mg (F357)Aluminium (Al) + Silicium (Si) (7%) + Magnesium (Mg)LPBF- Vergelijkbare eigenschappen als AlSi10Mg, maar iets minder sterk - Gemakkelijker te bedrukken door lager smeltpunt- Toepassingen voor algemene doeleinden die een goede sterkte-gewichtsverhouding vereisen - Onderdelen voor vloeistofverwerking - Beugels en behuizingen
Al2139Aluminium (Al) + Koper (Cu) (4%) + Magnesium (Mg)LPBF- Hoge sterkte en weerstand tegen vermoeiing - Goede verwerkbaarheid- Onderdelen voor de ruimtevaart die een hoge sterkte vereisen - Auto-onderdelen (ophangingscomponenten)
6061Aluminium (Al) + Magnesium (Mg) (0,9%) + Silicium (Si) (0,6%) + Koper (Cu) (0,3%)LPBF (beperkt), Binder Jetting (BJ)- Uitstekende corrosiebestendigheid - Goed bewerkbaar en lasbaar - Matige sterkte- Prototypes en functionele onderdelen die goede allround eigenschappen vereisen - Architecturale onderdelen - Koellichamen
7075Aluminium (Al) + Zink (Zn) (5.6%) + Magnesium (Mg) (2.5%) + Koper (Cu) (1.6%)LPBF (beperkt), elektronenstraalsmelten (EBM)- Zeer hoge sterkte/gewicht verhouding - Uitstekende slijtvastheid - Niet lasbaar- Lucht- en ruimtevaartonderdelen met hoge sterkte en laag gewicht - Sportartikelen (fietsframes, honkbalknuppels)
SchalmalloyAluminium (Al) + Scandium (Sc) (4%) + Magnesium (Mg) (6%)LPBF- Uitzonderlijke verhouding sterkte/gewicht, meer dan 7075 - Uitstekende weerstand tegen corrosie - Hoge scheurvastheid- Krachtige onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart - Defensietoepassingen die een lichtgewicht bepantsering vereisen

Samenstelling van 3D printen van aluminiumlegeringen

LegeringPrimaire legeringselementenExtra elementenEigenschappenToepassingen
AlSi10MgSilicium (10%)Magnesium (0,3-0,5%)* Uitstekende gietbaarheid (aangepast aan giettoepassingen) * Goede lasbaarheid * Hoge sterkte en taaiheid * Goede corrosiebestendigheid* Algemene toepassingen * Auto onderdelen * Luchtvaart onderdelen (niet-kritisch) * Beugels en behuizingen *
AlSi7Mg (F357)Silicium (7%)Magnesium (0,3-0,5%)* Vergelijkbare eigenschappen als AlSi10Mg, maar iets lagere sterkte * Uitstekende gietbaarheid * Goede lasbaarheid * Goede corrosiebestendigheid* Gelijkaardige toepassingen als AlSi10Mg, vaak gebruikt wanneer een lager gewicht gewenst is * Motoronderdelen * Onderdelen voor vloeistofverwerking
AlSi12Silicium (12%)* Hoge sterkte en slijtvastheid * Goede gietbaarheid * Matige lasbaarheid * Lagere corrosieweerstand in vergelijking met AlSi10Mg en F357* slijtplaten * tandwielen * zandgiettoepassingen (vaak gebruikt als uitgangspunt voor 3D-geprinte onderdelen vanwege de bekendheid met het materiaal)
SchalmalloyScandium (4,0-4,4%)Magnesium (0,3-0,5%)* Uitzonderlijke sterkte-gewicht verhouding * Uitstekende corrosiebestendigheid * Goede lasbaarheid * Warmtebehandeling nodig voor optimale eigenschappen* Lucht- en ruimtevaartonderdelen (hoge prestaties) * Auto-onderdelen (gewichtskritiek) * Defensietoepassingen
EOS Aluminium Al2139 AMNiet openbaar gemaakt (waarschijnlijk aluminium-magnesium-silicium)* Speciaal ontwikkeld voor additieve productie * Goede sterkte bij hoge temperaturen (tot 200°C) * Betere verwerkbaarheid vergeleken met standaard gietlegeringen * Warmtebehandeling nodig voor optimale eigenschappen* Ruimtevaartonderdelen die prestaties bij hoge temperaturen vereisen * Automobielonderdelen * Warmtewisselaaronderdelen

Kenmerken van 3D bedrukbaar aluminium

AttribuutDetails
OppervlakteafwerkingPoederhechting kan halfruw, getrapt oppervlakteprofiel achterlaten
NauwkeurigheidOver het algemeen is een hoge maatnauwkeurigheid tot ±0,1% mogelijk
AnisotropieRichting zwakkere mechanische eigenschappen waargenomen
Porositeit<1% porositeit bereikt onder geoptimaliseerde SLM parameters
Flexibiliteit legeringVeel 2xxx, 5xxx, 6xxx en 7xxx rangen afdrukbaar

Toepassingen van 3D printen van aluminiumlegeringen

Industrietypische applicaties
Lucht- en ruimtevaartVliegtuigbuizen, warmtewisselaars, structurele beugels
AutomobielAangepaste beugels, steunen, koellichamen, gereedschap
ArchitectuurLichtgewicht panelen, decoratieve rasters, kleine sculpturen
MedischFirmware zoals chirurgische instrumenten, implantaten
ElektronicaWarmteafvoerapparaten zoals koellichamen
VerdedigingOnderdelen in lage volumes met kortere doorlooptijden

Specificaties aluminiumpoeder voor additieve productie

ParameterType/bereik
MaterialenAlSi10Mg, AlSi7Mg0,6, AlSi12, AlSi9Cu3
Deeltjesgrootte25 tot 65 micron
DeeltjesvormMeestal bolvormig, sommige satellieten toegestaan
Schijnbare dichtheidOngeveer 2,67 g/cc
Stroomsnelheid<30 s/50 g volgens ASTM B964
Resterende zuurstof<0,4% voor hoge treksterkte

Toonaangevende leveranciers van 3D printen van aluminiumlegeringen

LeverancierSpecialiteitBelangrijkste productenToepassingenAanvullende diensten
Elementum 3DInnovatieve poedersPoeders van gasgeatomiseerde aluminiumlegeringen, inclusief traditionele en dispersieversterkte variantenRuimtevaart, automobielindustrie, defensieMateriaalontwikkeling, applicatietechniek, printparameteroptimalisatie
APWorksHoogwaardige legeringenSchaalbare aluminium silicium magnesium (AlSiMg) legering voor lasersmelten (LBM)Auto-onderdelen, robotica, industriële machinesDFAM-advies (Design for Additive Manufacturing), diensten voor post-processing
SLM-oplossingenGevestigde fabrikantAluminiumlegeringen geoptimaliseerd voor selectief lasersmelten (SLM), waaronder AlSi10Mg en ScalmalloyMedische implantaten, ruimtevaartonderdelen, warmtewisselaarsMachineverkoop en -ondersteuning, parameterontwikkeling voor specifieke legeringen
EOS GmbHCompatibiliteit met meerdere processenAluminiumlegeringen compatibel met zowel Laser Beam Melting (LBM) als Electron Beam Melting (EBM) technologieënRuimtevaartonderdelen, consumentenelektronica, medische apparatuurAdvies over machineselectie en procesoptimalisatie, trainingsprogramma's
HogenäsMetaal Poeder ExpertiseGasgeatomiseerde aluminiumpoeders met strakke controle over grootte en morfologieWarmtewisselaars, auto-onderdelen, elektronicabehuizingenPoederkarakterisering en -testen, samenwerking bij de ontwikkeling van nieuwe legeringen
Koninklijke legeringDiverse legeringportfolioBreed assortiment aluminiumlegeringspoeders, inclusief scandium- en lithiumtoevoegingen voor betere prestatiesRuimtevaartonderdelen, defensietoepassingen, hoogwaardige koellichamenBegeleiding bij materiaalselectie, printbaarheidstesten, poederontwikkeling op maat
Norsk HydroDuurzame productiePoeders van aluminiumlegeringen geproduceerd met een focus op minimale impact op het milieuAuto-onderdelen, architecturale componenten, consumentenelektronicaGegevens voor levenscyclusanalyse (LCA) voor materialen, ondersteuning voor duurzame productiepraktijken
ExEenBinder Jetting-technologieAluminiumlegeringen speciaal geformuleerd voor binder jetting additive manufacturing (BJAM)Autoprototypes, zandgietmallen, industrieel gereedschapDFAM-diensten (Design for Additive Manufacturing), expertise in nabewerking voor BJAM-onderdelen
DMG Mori SeikiGeïntegreerde oplossingenPoeders van aluminiumlegeringen naast compatibele metalen 3D-printersGereedschappen en matrijzen, medische implantaten, onderdelen voor de ruimtevaartMachineverkoop en -service, training in workflows voor additieve metaalproductie
Timmerman Additieve ProductieSpeciale legeringenAluminiumlegeringen met hoge sterkte-gewichtsverhoudingen en verbeterde corrosiebestendigheidMaritieme onderdelen, olie- en gasapparatuur, chemische verwerkingstoepassingenOndersteuning bij materiaalselectie, applicatie-engineering, hulp bij prototyping

Voor- en nadelen van 3D-geprint aluminium

FunctiePluspuntenNadelen
OntwerpvrijheidOngeëvenaarde complexiteit: Maakt ingewikkelde rasterstructuren, interne kanalen en lichtgewicht eigenschappen mogelijk die met traditionele methoden onmogelijk zijn. Stelt ontwerpers in staat om grenzen te verleggen en onderdelen met hoge prestaties te maken.
Snel prototypen: Maakt snelle iteratie en testen van ontwerpen mogelijk, waardoor de ontwikkelingstijd en -kosten afnemen.
Ondersteunende structuren: Complexe geometrieën vereisen vaak ingewikkelde ondersteuningsstructuren, waardoor de nabewerking langer duurt en er mogelijk ongewenste oppervlaktestructuren ontstaan.
MateriaaleigenschappenUitstekende verhouding sterkte/gewicht: Aluminium biedt een goede balans tussen gewicht en sterkte, waardoor het ideaal is voor toepassingen zoals lucht- en ruimtevaart en de auto-industrie, waar gewichtsvermindering cruciaal is.
Corrosieweerstand: Veel aluminiumlegeringen hebben een uitstekende weerstand tegen corrosie, wat vooral waardevol is voor onderdelen die worden blootgesteld aan ruwe omgevingen.
Anisotropie: De gelaagde aard van 3D printen kan leiden tot anisotrope eigenschappen, wat betekent dat de sterkte van het materiaal kan variëren afhankelijk van de printrichting. Dit kan aanpassingen in het ontwerp vereisen voor bepaalde toepassingen.
Poreusheid: Afhankelijk van het printproces kunnen er kleine holtes of poriën aanwezig zijn in het materiaal, wat de mechanische eigenschappen kan beïnvloeden. Nabewerkingstechnieken zoals heet isostatisch persen (HIP) kunnen dit verminderen.
ProductieVerkorte doorlooptijd: 3D-printen maakt productie op aanvraag mogelijk, waardoor complexe tooling niet meer nodig is en de doorlooptijd voor prototypes of onderdelen in kleine aantallen minimaal is.
Minimale materiaalverspilling: De additieve aard van 3D printen vermindert materiaalverspilling aanzienlijk in vergelijking met traditionele subtractieve productiemethoden.
Hoge kosten: De technologie en apparatuur voor het 3D-printen van aluminium zijn nog steeds relatief duur, waardoor het minder rendabel is voor massaproductie in vergelijking met traditionele methoden.
Bouwtijd: Complexe metalen onderdelen printen kan tijdrovend zijn, wat de algehele productiesnelheid beïnvloedt.
NabewerkingAfwerking oppervlak: Hoewel sommige 3D printtechnologieën een goede oppervlakteafwerking bieden, is ruwheid een veelvoorkomend probleem. Nabewerkingstechnieken zoals machinaal bewerken, polijsten of zandstralen kunnen nodig zijn voor bepaalde toepassingen.
Hittebehandeling: Voor specifieke aluminiumlegeringen kan een warmtebehandeling na het printen nodig zijn om optimale mechanische eigenschappen te verkrijgen.
Extra kosten en tijd: Nabewerking draagt bij aan de totale productietijd en -kosten van het onderdeel.
ToepassingenLucht- en ruimtevaart: De mogelijkheid om lichtgewicht onderdelen met hoge sterkte en complexe geometrieën te maken, maakt 3D-geprint aluminium ideaal voor ruimtevaarttoepassingen zoals warmtewisselaars, beugels en structurele onderdelen.
Automobiel: Gewichtsreductie is een belangrijk aandachtspunt in de auto-industrie. 3D-geprinte aluminium onderdelen kunnen worden gebruikt voor onderdelen zoals wielen, motoronderdelen en lichtgewicht chassisstructuren.
Medisch: Biocompatibele aluminiumlegeringen kunnen worden gebruikt om aangepaste protheses en implantaten te maken.
Beperkte toepassingen voor onderdelen onder hoge druk: Vanwege mogelijke anisotropie en porositeit is 3D-geprint aluminium mogelijk niet geschikt voor alle toepassingen met hoge druk. Zorgvuldig ontwerp en materiaalkeuze zijn cruciaal.
3D printen van aluminiumlegeringen

FAQ

V: Welke aluminiumlegering is het meest geschikt voor additieve productie?

A: AlSi10Mg is de meest gebruikte aluminiumlegering en biedt een goede combinatie van vloeibaarheid, sterkte, hardheid en corrosiebestendigheid in combinatie met compatibiliteit met verschillende printers.

V: Heeft de bouwrichting invloed op de eigenschappen van 3D-geprinte aluminium onderdelen?

A: Ja, verticaal gebouwde onderdelen kunnen 20-30% lagere trek- en vloeisterkten hebben dan horizontaal gebouwde onderdelen vanwege de laag-voor-laag constructie. De mechanische prestaties variëren ook afhankelijk van de belasting parallel of loodrecht op de lagen.

V: Welke warmtebehandelingen kunnen de eigenschappen van aluminium verbeteren?

A: Een T6 warmtebehandeling (oplosbaar maken en dan kunstmatig verouderen) van sommige additief geproduceerde legeringen zoals AlSi10Mg kan de treksterkte, hardheid en vervormbaarheid aanzienlijk verhogen ten opzichte van de onbewerkte toestand.

V: Hoe wordt de oppervlakteafwerking verbeterd voor onderdelen van additief aluminium?

A: Verschillende nabewerkingsprocedures zoals zandstralen, parelstralen, laserpolijsten, CNC-bewerken, slijpen of linoleumafwerking kunnen helpen bij het gladmaken van de getrapte contouren die meestal worden waargenomen op aluminium oppervlakken uit poedergebaseerd printen.

V: Heeft hergebruik van aluminiumpoeder invloed op de eigenschappen van 3D-geprinte onderdelen?

A: Het recyclen van aluminium poeder tot 10-20 keer heeft doorgaans geen invloed op de mechanische prestaties. Maar na ongeveer 25 hergebruikcycli kunnen de afnemende stroombaarheid van het poeder, de lagere dichtheid en de hogere zuurstof/nitrideverontreinigingen de kwaliteit en sterkte van het materiaal beginnen te verslechteren.

ken meer 3D-printprocessen

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

Koop Metal3DP's
Productbrochure

Ontvang de nieuwste producten en prijslijst