Proszki do druku 3D

Spis treści

Druk 3D, znany również jako produkcja addytywna (AM), wykorzystuje specjalistyczne proszki do konstruowania trójwymiarowych komponentów w kolejnych metodach warstwowych. Niniejszy przewodnik stanowi dogłębne źródło informacji na temat proszków do druku 3D - badając rodzaje, cechy, specyfikacje, metody produkcji, kluczowych dostawców i ceny, zastosowania w różnych branżach, porównania z alternatywami, często zadawane pytania i nie tylko.

Przegląd Proszki do druku 3D

Proszki do druku 3D są surowcami umożliwiającymi wytwarzanie części z tworzyw sztucznych, metalu i ceramiki. Kluczowe cechy:

  • Stan: Proszki o ultradrobnych cząstkach
  • Zakres rozmiarów: Zazwyczaj 10-150 mikronów
  • Morfologia: Najczęściej kulisty kształt cząstek
  • Skład: Polimer, stop metali, ceramika, mieszanki piaskowca
  • Kluczowe właściwości: Zaprojektowany rozkład wielkości cząstek, płynność, gęstość upakowania i mikrostruktura

Wykorzystując ścisłą kontrolę nad właściwościami fizycznymi proszku i interakcjami z termicznymi/kinetycznymi procesami drukowania, proszki do druku 3D ułatwiają skomplikowane geometrie części i gradienty składu materiału, których nie można osiągnąć w inny sposób.

Proszki do druku 3D

Rodzaje proszków do druku 3D

KategoriaMateriałyMetoda drukowania
Tworzywa sztuczneNylony, ABS, TPU, PEKK, PEEK...Selektywne spiekanie laserowe (SLS)
MetaleStale nierdzewne, narzędziowe, tytan i stopy, nadstopy...Bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS)
CeramikaTlenek glinu, tlenek cyrkonu, węglik krzemuStrumieniowanie spoiwa, modelowanie osadzania topionego
KompozytyMieszanki metal/plastik, mieszanki piaskowcaFuzja wielostrumieniowa (MJF), osadzanie związanego metalu
BiokompatybilnośćPEEK, PLGA, TCP...Selektywne topienie laserowe (SLM)

Tabela 1: Główne kategorie, materiały i powiązane platformy drukowania dla komercyjnych proszków do druku 3D

Proszki polimerowe, metalowe, ceramiczne i kompozytowe wspierają produkcję części do zastosowań końcowych w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, medycznym, dentystycznym i przemysłowym.

Metody produkcji

MetodaOpisMaterial SuitabilityZaletyWady
AtomizacjaThis umbrella term encompasses various techniques that break down molten metal into fine particles. The molten metal is forced through a nozzle into a high-pressure gas or water stream, rapidly solidifying the droplets into spherical particles.Metals (Iron, Aluminum, Titanium Alloys)– High production rate – Consistent particle size and shape – Good powder flowability– Requires high energy input – Potential for oxide formation on particles – Limited to certain materials
Atomizacja gazuThe most common atomization method, using an inert gas (typically nitrogen) to break up the molten metal.Similar to Atomization, but generally better surface quality and tighter control over particle size.– Superior powder quality compared to other atomization methods – Suitable for reactive metalsSimilar to Atomization, but higher equipment cost
Atomizacja wodyUtilizes a high-pressure water jet to fragment the molten metal. More cost-effective than gas atomization but produces less spherical particles.Some metals (Iron, Copper) and some polymers– Lower cost than gas atomization – Well-suited for moisture-insensitive materials– Lower powder quality (irregular shapes) – May not be ideal for high-performance applications
Atomizacja plazmowaAn electric arc heats the feedstock material (metal wire or powder) to a molten state. The molten metal is then ejected through a nozzle and atomized using a plasma torch.Wide range of materials (metals, alloys, ceramics)– Can handle high melting point materials – Suitable for creating composite powders– Complex and high-cost process – Requires stringent safety measures
Mechanical PulverizationA physical process that grinds or mills bulk material into fine powder.Brittle materials (ceramics, some polymers)– Simpler and lower-cost setup compared to other methods– Limited control over particle size and morphology – May introduce impurities during grinding
Chemiczne osadzanie z fazy gazowej (CVD)A chemical process where gaseous precursors react to form a solid deposit on a seed particle.Metals, ceramics, and some advanced materials– High purity and precise control over particle composition – Can create complex geometries– Slow process with limited production rate – High capital investment
Electrolytic AtomizationAn electrolytic cell is used to decompose a metal anode into ions. The ions then combine with electrons at the cathode to form metal particles.Metale– Environmentally friendly process (avoids high temperatures) – Suitable for moisture-sensitive materials– Lower production rate than atomization methods – Limited to certain electrolytes and anode materials
SferoidyzacjaAn additional process used to improve the shape of irregularly shaped powders produced by other methods. Involves heat treatment or chemical processes to encourage particle agglomeration into spheres.Most powder types (metals, polymers, ceramics)– Enhances powder flowability and packing density – Improves printability– Adds an extra processing step – May not be necessary for all applications

Właściwości Proszki do druku 3D

NieruchomośćOpisZnaczenie dla druku 3DExamples & Considerations
Rozmiar i rozkład cząstekRefers to the variation in size of individual powder particles and the overall spread across different size ranges. Measured in micrometers (µm).Plays a crucial role in printability, resolution, and final part density.
Too large: hindered flowability, uneven spreading, and potential for raking defects.
Too small: increased surface area can lead to caking and poor packing, affecting strength.
SLS (selektywne spiekanie laserowe): Generally prefers finer powders (20-80 µm) for detailed features.
MJF (Multi Jet Fusion): Slightly larger particles (50-100 µm) can be used due to inkjet technology’s ability to overcome flow limitations.
Metal powders: Tight distribution (narrow range) is ideal for good packing density and minimal porosity in the final part.
Morfologia cząsteczekKształt poszczególnych cząstek proszku.Impacts how well particles pack together, flowability, and surface finish of the final part. – Spherical: Offer the best packing density and flowability, leading to strong and uniform parts. – Irregular shapes: Can create gaps and inconsistencies, potentially affecting strength and surface quality.Plastic powders: Generally spherical or near-spherical for optimal printability. – Metal powders: Can vary depending on the metal and production method. Spherical morphologies are preferred but may be achieved through post-processing techniques like atomization.
PłynnośćThe ease with which powder flows under its own weight or with minimal shear force.Critical for consistent material deposition and even layer formation during printing. – Dobra płynność: Ensures smooth spreading and minimizes the risk of layer defects. – Poor flowability: Can lead to uneven deposition, inconsistencies, and potential printing issues.Powders with a narrow particle size distribution tend to flow better due to less particle size interference. – Additives and surface treatments can be used to improve flowability by reducing friction between particles.
Gęstość upakowaniaThe measure of how tightly powder particles can be packed together. Expressed as a percentage of the total volume occupied by the powder.Affects the final density, strength, and dimensional accuracy of the printed part. – High packing density: Leads to denser parts with improved mechanical properties and dimensional precision. – Low packing density: Results in parts with higher porosity, potentially weaker and less dimensionally accurate.Kształt cząsteczki plays a significant role. Spherical particles pack more efficiently than irregular shapes. – Processes like Binder Jetting can benefit from slightly lower packing densities to allow for proper binder infiltration.
SpiekalnośćThe ability of powder particles to fuse or bond together during the 3D printing process, typically through heat or laser energy.Essential for achieving strong and functional printed parts. – Good sinterability: Enables strong inter-particle bonding, leading to robust and functional parts. – Poor sinterability: May result in weak bonds and potential part failure under stress.Material composition: Metals generally have good sinterability due to their inherent ability to form strong bonds at high temperatures. – Proszki polimerowe often require specific additives or post-processing steps (e.g., sintering ovens) to enhance bonding.
Skład chemicznyThe elemental makeup of the powder material.Determines the final properties of the printed part, such as strength, heat resistance, and biocompatibility. – Material selection is crucial based on the desired application and functional requirements. – Powders can be blended to achieve specific properties (e.g., combining metals for improved strength-to-weight ratio).Proszki metali can range from pure metals like titanium to complex alloys with tailored properties. – Proszki polimerowe can include nylons, polyamides, and biocompatible materials for medical applications.
Właściwości termiczneThe behavior of the powder material under varying temperatures, including melting point, thermal conductivity, and coefficient of thermal expansion.Impact factors like dimensional stability, warping, and heat distortion during printing and post-processing. – Controlled heating is essential to avoid exceeding the material’s thermal limits and causing part defects. – Matching thermal properties of powder and build platform minimizes warping and ensures dimensional accuracy.Proszki metali often have high melting points and require precise temperature control during laser-based processes like SLM (Selective Laser Melting). – Proszki polimerowe may soften or melt at lower temperatures,

Specyfikacje proszku do druku 3D

NieruchomośćOpisImpact on Printability & Part QualityPrzykłady materiałów
Rozmiar i rozkład cząstekRefers to the individual particle diameters and the variation within the powder. Measured in microns (µm).Fine powders (< 50 µm) offer high resolution and surface finish but can be challenging to flow and may require special handling. Coarser powders (> 100 µm) improve flowability but can limit detail and increase surface roughness. A narrow size distribution ensures consistent packing and printing behavior.Polimery: Nylon (15-75 µm), Polypropylene (40-100 µm)
Morfologia cząsteczekKształt poszczególnych cząstek proszku.Spherical particles flow freely and pack efficiently, leading to good printability. Irregular shapes can improve inter-particle bonding but may cause flow issues and require specific printing techniques.Polimery: Typically spherical due to manufacturing processes.
Apparent Density & Packing DensityApparent density is the weight of powder per unit volume in its loose, poured state. Packing density is the maximum density achievable after tapping or vibration.Apparent density affects powder flow and handling. Packing density influences the final density of the printed part and its mechanical properties. Higher packing density generally leads to stronger parts.Polimery: Apparent density (0.3-0.8 g/cm³), Packing density (0.5-0.9 g/cm³)
PłynnośćThe ease with which powder flows under gravity or with minimal agitation.Good flowability is crucial for uniform powder spreading during printing. Poor flowability can lead to layer inconsistencies and printing defects.Polimery: Typically free-flowing due to their spherical morphology. Additives can be used to improve flowability.
Zawartość wilgociThe amount of water vapor trapped within the powder particles.Excess moisture can cause issues during printing, such as steam explosions or inconsistent melting behavior. Most powders require strict moisture control.Polimery: Typically very low moisture content (< 0.1 wt%) to prevent hydrolysis and ensure consistent printing behavior.
Chemical Composition & PurityThe elemental makeup of the powder and the presence of any impurities.The chemical composition determines the final properties of the printed part. Impurities can affect printability, mechanical performance, and surface quality.Polimery: High purity grade material is used to ensure consistent properties and printability.
Właściwości termiczneMelting point, glass transition temperature (Tg) for polymers, and thermal conductivity.Thermal properties influence the printing process parameters and the final microstructure of the printed part.Polimery: Melting point and Tg are crucial for setting printing parameters like laser power or bed temperature.

Dostawcy proszków do druku 3D

MateriałKluczowe aplikacjeRepresentative SuppliersRozważania
Proszki polimerowe– Prototyping – Functional parts – Medical devices – Consumer goods* Polyamide (Nylon): BASF, Evonik, Arkema
* Kwas polimlekowy (PLA): NatureWorks, ExxonMobil Chemical, DuPont
* Polipropylen (PP): Royal DSM, SABIC, Repsol
* Particle size and distribution impact printability and final part properties.
* Material properties like heat resistance, flexibility, and biocompatibility vary.
* Consider chemical compatibility with post-processing techniques.
Proszki metali– Aerospace components – Automotive parts – Medical implants – Tools and dies* Stopy tytanu: AP Powder Company, Höganäs, GE Additive
* Stal nierdzewna: Carpenter Additive Manufacturing, SLM Solutions, EOS GmbH
* Stopy aluminium: Rio Tinto Alcan, DLP Manufacturing, Exone
* Powder morphology (shape) affects flowability and packing density.
* Grain size influences mechanical properties of the final part.
* Safety protocols are crucial when handling reactive metal powders.
Proszki kompozytowe– Lightweight structures with high strength – Conductive components – Biocompatible implants with enhanced properties* Polymer-Metal Composites: LPW Technology, Markforged, Desktop Metal
* Ceramic-Metal Composites: Sandvik Hyperion, Extrude Hone, Plasma Technik
* Polymer-Carbon Fiber Composites: Stratasys, Desktop Metal, Henkel
* Selection depends on the desired combination of properties (strength, conductivity, biocompatibility).
* Interface between different materials requires careful consideration for optimal performance.
* Printing parameters may need adjustment compared to single-material powders.

Zastosowania Proszki do druku 3D

Proszki do drukowania w wyjątkowy sposób ułatwiają tworzenie złożonych, niestandardowych geometrii części w różnych branżach:

PrzemysłPrzykładowe komponentyKorzyści
Lotnictwo i kosmonautykaŁopatki turbin, dysze rakiet, podwozia UAVRedukcja wagi, wzrost wydajności
MedycznyImplanty i protezy dopasowane do pacjentaSpersonalizowany rozmiar, biokompatybilność
MotoryzacjaWymienniki ciepła, lekkie elementy podwoziaKonsolidacja części, wydajność
PrzemysłowyNiestandardowe oprzyrządowanie produkcyjne, przyrządySkrócone ramy czasowe rozwoju

Tabela 5: Główne sektory wykorzystujące możliwości druku 3D w proszku

Zdolność do szybkiej iteracji projektów i ekonomicznego drukowania krótkich serii umożliwia innowacje w zakresie części końcowych.

Proszki do druku 3D

Plusy i minusy druku 3D w proszku

PlusyWady
High Accuracy and ResolutionPowder Handling and Safety
Wide Range of MaterialsOgraniczony rozmiar kompilacji
Minimalne struktury wsparciaWymagania dotyczące przetwarzania końcowego
Fast Production RatesWysoka inwestycja początkowa

Najczęściej zadawane pytania

P: Jaki zakres wielkości cząstek sprawdza się najlepiej w przypadku proszków do druku 3D z metalu?

O: 10-45 mikronów ułatwia dobre upakowanie i rozprowadzanie, jednocześnie unikając wyzwań związanych z ultradrobnymi proszkami wokół obsługi proszku. Większość stopów dobrze radzi sobie z dystrybucją 30±15 μm.

P: Który proces druku 3D z proszku polimerowego zapewnia najlepszą wydajność mechaniczną?

O: Selektywne spiekanie laserowe (SLS) umożliwia doskonałe stapianie i produkcję drobnych elementów - tworząc wysokowydajne części z tworzyw sztucznych rywalizujące lub przewyższające procesy formowania wtryskowego.

P: Jak długo można przechowywać niewykorzystany proszek do drukarek 3D?

O: Przechowywane w chłodnym i suchym miejscu, zabezpieczone przed wilgocią środkiem osuszającym - proszki zachowują właściwości przepływowe przez co najmniej 12 miesięcy. Nawet otwarte proszki wytrzymują ponad 6 miesięcy przed zauważalną degradacją.

P: Czy jakość proszku wyjściowego ma znaczący wpływ na właściwości drukowanych części?

O: Tak, czystość chemiczna proszku oraz odpowiednia kontrola właściwości proszku silnie determinują końcowe właściwości mechaniczne części, estetykę, dokładność wymiarową i niezawodność działania.

poznaj więcej procesów druku 3D

Udostępnij

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
metalowe logo 3dp małe

MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.

Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!

Powiązane artykuły

Informacje o Met3DP

Odtwórz wideo

Ostatnia aktualizacja

Nasz produkt

KONTAKT

Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem. 

Pobierz Metal3DP
Broszura produktu

Pobierz najnowsze produkty i cennik