Порошки для 3D-печати
Оглавление
3D-печать, также известная как аддитивное производство (AM), использует специализированные порошки для создания трехмерных компонентов методом последовательного наслоения. Данное руководство представляет собой подробный справочник по порошкам для 3D-печати: типы, свойства, технические характеристики, методы производства, основные поставщики и цены, применение в различных отраслях, сравнение с альтернативами, часто задаваемые вопросы и многое другое.
Обзор Порошки для 3D-печати
Порошки для 3D-печати - это сырье, позволяющее изготавливать аддитивные детали из пластика, металла и керамики. Ключевые характеристики:
- Состояние: Ультратонкие порошки твердых частиц
- Диапазон размеров: Обычно 10-150 микрон
- Морфология: Чаще всего сферическая форма частиц
- Состав: Полимер, металлический сплав, керамика, смесь песчаника
- Ключевые свойства: Разработанный гранулометрический состав, текучесть, плотность упаковки и микроструктура
Благодаря жесткому контролю физических свойств порошка и его взаимодействия с термическими и кинетическими процессами печати, порошки для 3D-печати позволяют создавать сложные геометрии деталей и градиенты состава материалов, недостижимые иным способом.
![Порошки для 3D-печати 1 Порошки для 3d-печати](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Stainless-Steel-OP431-Powder.jpg)
Типы порошков для 3D-печати
Категория | Материалы | Способ печати |
---|---|---|
Пластмассы | Нейлон, ABS, TPU, PEKK, PEEK... | Селективное лазерное спекание (SLS) |
Металлы | Нержавеющие, инструментальные стали, титан и сплавы, суперсплавы... | Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) |
Керамика | Глинозем, диоксид циркония, карбид кремния | Струйное нанесение связующего, моделирование плавленым напылением |
Композиты | Смеси металла и пластика, смеси песчаника | Многоструйная плавка (MJF), осаждение связанного металла |
Биосовместимый | PEEK, PLGA, TCP... | Селективное лазерное плавление (SLM) |
Таблица 1: Основные категории, материалы и соответствующие печатные платформы для коммерческих порошков для 3D-печати
Полимерные, металлические, керамические и композитные порошки способствуют производству деталей конечного использования на аэрокосмическом, автомобильном, медицинском, стоматологическом и промышленном рынках.
Методы производства
Метод | Описание | Пригодность материала | Преимущества | Недостатки |
---|---|---|---|---|
Распыление | Этот общий термин охватывает различные методы, которые расщепляют расплавленный металл на мелкие частицы. Расплавленный металл выбрасывается через сопло в поток газа или воды под высоким давлением, быстро превращая капли в сферические частицы. | Металлы (железо, алюминий, титановые сплавы) | – Высокая производительность – Постоянный размер и форма частиц – Хорошая сыпучесть порошка | – Требует больших энергозатрат – Возможность образования оксидов на частицах – Ограничено некоторыми материалами |
Газовая атомизация | Самый распространенный метод распыления, при котором для разрушения расплавленного металла используется инертный газ (обычно азот). | Похож на распыление, но в целом лучшее качество поверхности и более жесткий контроль над размером частиц. | – Превосходное качество порошка по сравнению с другими методами распыления – Подходит для химически активных металлов | Аналогично распылению, но более высокая стоимость оборудования. |
Распыление воды | Для дробления расплавленного металла используется струя воды под высоким давлением. Более рентабельно, чем газовое распыление, но дает меньше сферических частиц. | Некоторые металлы (железо, медь) и некоторые полимеры. | – Более низкая стоимость по сравнению с газовым распылением – Хорошо подходит для материалов, нечувствительных к влаге | – Низкое качество порошка (неправильная форма) – Может быть не идеальным для высокопроизводительного применения |
Плазменное распыление | Электрическая дуга нагревает исходный материал (металлическую проволоку или порошок) до расплавленного состояния. Затем расплавленный металл выбрасывается через сопло и распыляется с помощью плазменной горелки. | Широкий выбор материалов (металлы, сплавы, керамика) | – Может работать с материалами с высокой температурой плавления – Подходит для создания композитных порошков | – Сложный и дорогостоящий процесс – Требует строгих мер безопасности |
Механическое распыление | Физический процесс, при котором сыпучий материал измельчается в мелкий порошок. | Хрупкие материалы (керамика, некоторые полимеры) | – Более простая и дешевая установка по сравнению с другими методами. | – Ограниченный контроль над размером и морфологией частиц – Могут вноситься примеси во время измельчения |
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) | Химический процесс, при котором газообразные предшественники реагируют с образованием твердого осадка на затравочной частице. | Металлы, керамика и некоторые современные материалы. | – Высокая чистота и точный контроль состава частиц – Возможность создания сложной геометрии | – Медленный процесс с ограниченной производительностью – Высокие капиталовложения |
Электролитическое распыление | Электролитическая ячейка используется для разложения металлического анода на ионы. Затем ионы соединяются с электронами на катоде, образуя частицы металла. | Металлы | – Экологически чистый процесс (избегает высоких температур) – Подходит для материалов, чувствительных к влаге | – Более низкая производительность по сравнению с методами распыления – Ограничено определенными электролитами и анодными материалами |
Сфероидизация | Дополнительный процесс, используемый для улучшения формы порошков неправильной формы, полученных другими методами. Включает термическую обработку или химические процессы, способствующие агломерации частиц в сферы. | Большинство типов порошков (металлы, полимеры, керамика) | – Улучшает сыпучесть порошка и плотность упаковки – Улучшает качество печати | – Добавляет дополнительный этап обработки – Может потребоваться не для всех приложений |
Свойства Порошки для 3D-печати
Недвижимость | Описание | Важность для 3D-печати | Примеры и соображения |
---|---|---|---|
Размер и распределение частиц | Относится к вариациям размеров отдельных частиц порошка и общему разбросу в различных диапазонах размеров. Измеряется в микрометрах (мкм). | Играет решающую роль в возможности печати, разрешении и плотности конечной детали. – Слишком большой: затрудненная сыпучесть, неравномерное растекание и возможность образования дефектов. – Слишком маленький: Увеличение площади поверхности может привести к слеживанию и плохой упаковке, что повлияет на прочность. | – SLS (селективное лазерное спекание): Обычно предпочитает более мелкие порошки (20–80 мкм) для получения более детальных характеристик. – MJF (многоструйный синтез): Можно использовать частицы немного большего размера (50–100 мкм) благодаря способности струйной технологии преодолевать ограничения потока. – Металлические порошки: Плотное распределение (узкий диапазон) идеально подходит для хорошей плотности упаковки и минимальной пористости в конечной детали. |
Морфология частиц | Форма отдельных частиц порошка. | Влияет на то, насколько хорошо частицы упаковываются вместе, текучесть и качество поверхности конечной детали. – Сферический: Обеспечивает наилучшую плотность упаковки и сыпучесть, что позволяет получать прочные и однородные детали. – Неправильные формы: Может создавать зазоры и несоответствия, потенциально влияющие на прочность и качество поверхности. | – Пластиковые порошки: Обычно сферическая или почти сферическая форма для оптимальной печати. – Металлические порошки: Может варьироваться в зависимости от металла и способа производства. Сферическая морфология является предпочтительной, но ее можно достичь с помощью методов постобработки, таких как атомизация. |
Текучесть | Легкость, с которой порошок течет под собственным весом или с минимальной силой сдвига. | Критически важен для равномерного нанесения материала и равномерного формирования слоев во время печати. – Хорошая текучесть: Обеспечивает равномерное растекание и минимизирует риск дефектов слоев. – Плохая текучесть: Это может привести к неравномерному нанесению, несоответствиям и потенциальным проблемам с печатью. | – Порошки с узким гранулометрическим составом имеют тенденцию течь лучше из-за меньшего взаимодействия размеров частиц. – Добавки и обработка поверхности может использоваться для улучшения сыпучести за счет уменьшения трения между частицами. |
Плотность упаковки | Мера того, насколько плотно частицы порошка могут быть упакованы вместе. Выражается в процентах от общего объема, занимаемого порошком. | Влияет на конечную плотность, прочность и точность размеров печатной детали. – Высокая плотность упаковки: Позволяет получать более плотные детали с улучшенными механическими свойствами и точностью размеров. – Низкая плотность упаковки: В результате получаются детали с более высокой пористостью, потенциально более слабые и менее точные по размерам. | – Форма частиц играет значительную роль. Сферические частицы упаковываются более эффективно, чем частицы неправильной формы. – Такие процессы, как струйная обработка связующего можно извлечь выгоду из несколько более низкой плотности упаковки, чтобы обеспечить правильную инфильтрацию связующего. |
Спекаемость | Способность частиц порошка сливаться или связываться вместе в процессе 3D-печати, обычно за счет тепла или энергии лазера. | Необходим для получения прочных и функциональных печатных деталей. – Хорошая спекаемость: Обеспечивает прочное соединение между частицами, что приводит к созданию прочных и функциональных деталей. – Плохая спекаемость: Это может привести к ослаблению соединений и потенциальному выходу детали из строя под нагрузкой. | – Материальная композиция: Металлы обычно обладают хорошей спекаемостью благодаря присущей им способности образовывать прочные связи при высоких температурах. – Полимерные порошки часто требуются специальные добавки или этапы последующей обработки (например, печи для спекания) для улучшения сцепления. |
Химический состав | Элементный состав порошкового материала. | Определяет конечные свойства печатной детали, такие как прочность, термостойкость и биосовместимость. – Выбор материала имеет решающее значение в зависимости от желаемого приложения и функциональных требований. – Порошки можно смешивать. для достижения определенных свойств (например, сочетание металлов для улучшения соотношения прочности к весу). | – Металлические порошки Может варьироваться от чистых металлов, таких как титан, до сложных сплавов с индивидуальными свойствами. – Полимерные порошки могут включать нейлоны, полиамиды и биосовместимые материалы для медицинского применения. |
Тепловые свойства | Поведение порошкового материала при различных температурах, включая температуру плавления, теплопроводность и коэффициент теплового расширения. | Факторы воздействия, такие как стабильность размеров, деформация и тепловая деформация во время печати и последующей обработки. – Контролируемое отопление важно, чтобы избежать превышения температурных пределов материала и возникновения дефектов деталей. – Соответствие термических свойств порошка и платформы для сборки минимизирует коробление и обеспечивает точность размеров. | – Металлические порошки часто имеют высокие температуры плавления и требуют точного контроля температуры во время лазерных процессов, таких как SLM (селективное лазерное плавление). – Полимерные порошки может размягчиться или расплавиться при более низких температурах, |
Технические характеристики порошка для 3D-печати
Недвижимость | Описание | Влияние на возможности печати и качество деталей | Примеры материалов |
---|---|---|---|
Размер и распределение частиц | Относится к диаметру отдельных частиц и вариациям внутри порошка. Измеряется в микронах (мкм). | Мелкие порошки (< 50 мкм) обеспечивают высокое разрешение и чистоту поверхности, но могут быть трудны для растекания и могут требовать специального обращения. Более крупные порошки (> 100 мкм) улучшают текучесть, но могут ограничивать детализацию и увеличивать шероховатость поверхности. Узкое распределение по размерам обеспечивает стабильные характеристики упаковки и печати. | Полимеры: Нейлон (15–75 мкм), Полипропилен (40–100 мкм) |
Морфология частиц | Форма отдельных частиц порошка. | Сферические частицы свободно текут и эффективно упаковываются, что обеспечивает хорошие возможности печати. Неправильные формы могут улучшить соединение между частицами, но могут вызвать проблемы с растеканием и потребовать специальных методов печати. | Полимеры: Обычно сферическая форма из-за производственных процессов. |
Кажущаяся плотность и плотность упаковки | Кажущаяся плотность — это масса порошка на единицу объема в рыхлом, насыпанном состоянии. Плотность упаковки – это максимальная плотность, достижимая после постукивания или вибрации. | Кажущаяся плотность влияет на текучесть порошка и его обработку. Плотность упаковки влияет на конечную плотность печатной детали и ее механические свойства. Более высокая плотность упаковки обычно приводит к получению более прочных деталей. | Полимеры: Кажущаяся плотность (0,3-0,8 г/см³), Плотность упаковки (0,5-0,9 г/см³) |
Текучесть | Легкость, с которой порошок течет под действием силы тяжести или при минимальном перемешивании. | Хорошая текучесть имеет решающее значение для равномерного распределения порошка во время печати. Плохая текучесть может привести к неравномерности слоев и дефектам печати. | Полимеры: Обычно сыпучие из-за своей сферической морфологии. Для улучшения текучести можно использовать добавки. |
Содержание влаги | Количество водяного пара, задержанного внутри частиц порошка. | Избыточная влага может вызвать проблемы во время печати, такие как взрывы пара или нестабильное плавление. Большинство порошков требуют строгого контроля влажности. | Полимеры: Обычно очень низкое содержание влаги (< 0,1 wt%) для предотвращения гидролиза и обеспечения стабильных характеристик печати. |
Химический состав и чистота | Элементный состав порошка и наличие каких-либо примесей. | Химический состав определяет конечные свойства печатной детали. Примеси могут повлиять на печатные свойства, механические характеристики и качество поверхности. | Полимеры: Используется материал высокой чистоты, обеспечивающий стабильные свойства и возможность печати. |
Тепловые свойства | Температура плавления, температура стеклования (Tg) полимеров и теплопроводность. | Термические свойства влияют на параметры процесса печати и конечную микроструктуру печатной детали. | Полимеры: Точка плавления и Tg имеют решающее значение для настройки параметров печати, таких как мощность лазера или температура стола. |
Поставщики порошка для 3D-печати
Материал | Ключевые приложения | Представительные поставщики | Соображения |
---|---|---|---|
Полимерные порошки | – Прототипирование – Функциональные части – Медицинские изделия – Товары народного потребления | * Полиамид (Нейлон): БАСФ, Эвоник, Аркема * Полимолочная кислота (PLA): NatureWorks, ExxonMobil Chemical, DuPont * Полипропилен (PP): Роял ДСМ, САБИК, Репсол | * Размер и распределение частиц влияют на возможность печати и свойства конечной детали. * Свойства материала, такие как термостойкость, гибкость и биосовместимость, различаются. * Учитывайте химическую совместимость с методами последующей обработки. |
Металлические порошки | – Компоненты аэрокосмической отрасли – Автомобильные детали – Медицинские имплантаты – Инструменты и штампы | * Титановые сплавы: AP Powder Company, Höganäs, GE Additive * Нержавеющая сталь: Аддитивное производство Carpenter, SLM Solutions, EOS GmbH * Алюминиевые сплавы: Rio Tinto Alcan, DLP Manufacturing, Exone | * Морфология (форма) порошка влияет на сыпучесть и плотность упаковки. * Размер зерна влияет на механические свойства конечной детали. * Протоколы безопасности имеют решающее значение при работе с порошками химически активных металлов. |
Композитные порошки | – Легкие конструкции с высокой прочностью – Проводящие компоненты – Биосовместимые имплантаты с улучшенными свойствами | * Полимерно-металлические композиты: Технология LPW, Markforged, Настольный металл * Металлокерамические композиты: Sandvik Hyperion, Extrume Hone, Plasma Technik * Полимерно-углеродные композиты: Stratasys, Металлический настольный компьютер, Henkel | * Выбор зависит от желаемой комбинации свойств (прочность, проводимость, биосовместимость). * Для достижения оптимальной производительности взаимодействие между различными материалами требует тщательного рассмотрения. * Параметры печати могут нуждаться в корректировке по сравнению с порошками из одного материала. |
Применение Порошки для 3D-печати
Порошки для печати уникальным образом облегчают изготовление сложных деталей с индивидуальной геометрией в различных отраслях промышленности:
Промышленность | Пример компонентов | Преимущества |
---|---|---|
Аэрокосмическая промышленность | Лопасти турбин, сопла ракет, шасси БПЛА | Снижение веса, повышение производительности |
Медицина | Имплантаты, протезы, подобранные под пациента | Индивидуальный размер, биологическая совместимость |
Автомобильная промышленность | Теплообменники, легкие элементы шасси | Консолидация деталей, эффективность |
Промышленность | Изготовление на заказ оснастки, приспособлений | Сокращение сроков разработки |
Таблица 5: Основные отрасли, использующие порошковые возможности 3D-печати
Возможность быстрой итерации дизайна и экономичной печати коротких тиражей позволяет создавать инновационные детали для конечного использования.
![Порошки для 3D-печати 11 Порошки для 3d-печати](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/A100-steel-alloy-powder.webp)
Плюсы и минусы 3D-печати на основе порошка
Плюсы | Cons |
---|---|
Высокая точность и разрешение | Обращение с порошком и безопасность |
Широкий выбор материалов | Ограниченный размер сборки |
Минимальные структуры поддержки | Требования к постобработке |
Высокие темпы производства | Высокие первоначальные инвестиции |
Вопросы и ответы
Вопрос: Какой диапазон размеров частиц лучше всего подходит для металлических порошков для 3D-печати?
A: 10-45 мкм способствует хорошей упаковке и распределению, избегая проблем с ультратонким порошком при работе с ним. Большинство сплавов хорошо работают при распределении 30±15 мкм.
Вопрос: Какой процесс 3D-печати из полимерных порошков обеспечивает наилучшие механические характеристики?
О: Селективное лазерное спекание (SLS) обеспечивает превосходное сплавление и тонкую обработку деталей, создавая высокопроизводительные пластиковые детали, конкурирующие с процессами литья под давлением или превосходящие их.
В: Как долго может храниться неиспользованный порошок для 3D-печати?
О: При хранении в сухом прохладном помещении с влагопоглотителем порошки сохраняют текучесть не менее 12 месяцев. Даже вскрытые порошки сохраняют текучесть в течение 6+ месяцев до заметного ухудшения свойств.
В: Оказывает ли качество исходного порошка существенное влияние на свойства напечатанных деталей?
О: Да, химическая чистота порошка и адекватный контроль его характеристик в значительной степени определяют механические свойства конечной детали, эстетику, точность размеров и надежность работы.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731