Струйная обработка жидкого металла (LMJ)

Струйная обработка жидкого металла (LMJ) это увлекательная и быстро развивающаяся технология в сфере аддитивного производства. В отличие от традиционных методов, LMJ позволяет точно создавать металлические детали с замысловатыми деталями и прочными свойствами. Если вам интересно, как LMJ может изменить производственный ландшафт, давайте погрузимся в мир струйной обработки жидкого металла.

Обзор Струйная обработка жидкого металла (LMJ)

Жидкометаллическая струйная обработка (LMJ) подразумевает послойное нанесение капель металла на подложку для создания 3D-объекта. В этом процессе используется металлический порошок, который расплавляется, а затем струей подается через сопло для формирования точных и сложных металлических структур. LMJ набирает популярность благодаря своей способности производить высококачественные детали с отличными механическими свойствами.

Ключевые особенности LMJ:

• Высокая точность: Способна создавать сложные детали.
• Разнообразие материалов: Совместим с различными металлическими порошками.
• Эффективность: Более быстрые сроки производства по сравнению с традиционными методами.
• Персонализация: Идеально подходит для изготовления на заказ и сложных геометрических форм.

Типы металлических порошков для LMJ

Выбор правильного металлического порошка имеет решающее значение для достижения желаемых результатов в LMJ. Ниже приведены конкретные металлические порошки, обычно используемые в LMJ, а также их свойства и области применения.

Распространенные металлические порошки для LMJ

Модель металлического порошка	Состав	Свойства	Приложения
Нержавеющая сталь 316L	Fe, Cr, Ni, Mo	Коррозионная стойкость, высокая прочность	Медицинские приборы, морское применение
Титан Ti6Al4V	Ti, Al, V	Высокое соотношение прочности и массы, биосовместимость	Аэрокосмическая промышленность, биомедицинские имплантаты
Инконель 625	Ni, Cr, Mo, Nb	Высокая термостойкость, устойчивость к коррозии	Аэрокосмическая промышленность, химическая обработка
Алюминий AlSi10Mg	Al, Si, Mg	Легкий вес, хорошие тепловые свойства	Автомобильная промышленность, аэрокосмическая промышленность
Медь Cu	Cu	Отличная электро- и теплопроводность	Электрические компоненты, теплообменники
Мартенситностареющая сталь (M300)	Fe, Ni, Co, Mo, Ti	Высокая прочность, вязкость	Инструментальная оснастка, аэрокосмическая промышленность
Никелевый сплав 718	Ni, Cr, Fe, Nb, Mo	Высокая прочность, устойчивость к коррозии	Реактивные двигатели, производство электроэнергии
Кобальт-хром CoCrMo	Co, Cr, Mo	Износостойкий, биосовместимый	Зубные имплантаты, ортопедические имплантаты
Инструментальная сталь H13	Fe, Cr, Mo, V	Высокая твердость, сопротивление термической усталости	Формы для литья под давлением, литье под давлением
Золото Au	Au	Высокая электропроводность, ковкость	Электроника, ювелирные изделия

Свойства и характеристики металлических порошков

Модель металлического порошка	Плотность (г/см³)	Температура плавления (°C)	Теплопроводность (Вт/м-К)	Прочность на разрыв (МПа)
Нержавеющая сталь 316L	7.9	1375-1400	16	485
Титан Ti6Al4V	4.43	1604-1660	7.2	950
Инконель 625	8.44	1290-1350	9.8	827
Алюминий AlSi10Mg	2.68	570-590	151	320
Медь Cu	8.96	1085	398	210
Мартенситностареющая сталь (M300)	8.0	1400	14	2050
Никелевый сплав 718	8.19	1260-1336	11.4	1241
Кобальт-хром CoCrMo	8.3	1330-1410	14.3	1450
Инструментальная сталь H13	7.8	1427	24	1500
Золото Au	19.32	1064	317	120

Области применения струйной обработки жидкого металла (LMJ)

LMJ - это универсальная технология с широким спектром применения в различных отраслях промышленности. Вот некоторые из основных областей применения:

Приложение	Описание	Преимущества
Аэрокосмическая промышленность	Производство легких, высокопрочных компонентов	Повышенная производительность, топливная экономичность
Автомобильная промышленность	Производство сложных деталей и прототипов двигателей	Повышенная прочность, гибкость конструкции
Медицина	Создание индивидуальных имплантатов и хирургических инструментов	Высокая точность, биосовместимость
Электроника	Изготовление сложных схемных компонентов	Отличная проводимость, миниатюрность
Инструментальная оснастка	Производство прочных форм и штампов	Высокая износостойкость, долговечность
Ювелирные изделия	Создание сложных и индивидуальных дизайнов	Высокая детализация, разнообразие материалов
Энергия	Производство компонентов для производства и распределения электроэнергии	Высокая термостойкость, эффективность
Потребительские товары	Кастомизация предметов быта и гаджетов	Свобода дизайна, персонализация

Преимущества струйной обработки жидкого металла (LMJ)

• Точность и детализация: LMJ отлично подходит для производства деталей с высокой точностью и сложными деталями, что делает его идеальным для приложений, требующих сложной геометрии.
• Универсальность материалов: Возможность использования различных металлических порошков обеспечивает широкий спектр применений и свойств материалов.
• Скорость и эффективность: LMJ позволяет значительно сократить время производства по сравнению с традиционными методами изготовления.
• Персонализация: Идеально подходит для изготовления изделий на заказ, прототипов и мелкосерийного производства с особыми требованиями к дизайну.
• Сокращение отходов: LMJ - это аддитивный процесс, то есть материал добавляется слой за слоем, что сокращает количество отходов по сравнению с субтрактивными методами производства.

Недостатки струйной обработки жидкого металла (LMJ)

• Стоимость: Первоначальные инвестиции в оборудование LMJ и металлические порошки могут быть высокими.
• Комплексность: Технология требует квалифицированных операторов и точного контроля для обеспечения качества.
• Материальные ограничения: Не все металлы подходят для струйной обработки, что ограничивает диапазон возможных материалов.
• Постобработка: Некоторые детали могут потребовать дополнительной обработки для достижения желаемого качества поверхности.

Технические характеристики, размеры, марки и стандарты

Понимание спецификаций, размеров, марок и стандартов деталей LMJ имеет решающее значение для обеспечения совместимости и производительности в различных областях применения.

Спецификация	Описание	Пример
Толщина слоя	Толщина каждого нанесенного слоя	20-50 микрон
Строительный объем	Максимальные размеры создаваемых деталей	300x300x300 мм
Разрешение	Минимальный размер детали, которую можно точно изготовить	50 микрон
Отделка поверхности	Качество поверхности детали после печати	Ra 3-6 микрон
Стандарты	Отраслевые стандарты качества и производительности	ASTM F2924, ISO 17296-2

Поставщики и ценовая политика

Поиск надежных поставщиков и понимание цен очень важны для составления бюджета и планирования проектов LMJ.

Поставщик	Металлический порошок	Цена за кг	Контактная информация
Höganäs	Нержавеющая сталь 316L	$50	www.hoganas.com
Sandvik	Титан Ti6Al4V	$300	www.materials.sandvik
Столярная присадка	Инконель 625	$200	www.carpenteradditive.com
Экарт	Алюминий AlSi10Mg	$30	www.eckart.net
GKN Hoeganaes	Медь Cu	$20	www.gknpm.com
Кеннаметал	Мартенситностареющая сталь (M300)	$250	www.kennametal.com
Технология LPW	Никелевый сплав 718	$250	www.lpwtechnology.com
Heraeus	Кобальт-хром CoCrMo	$400	www.heraeus.com
Tekna	Инструментальная сталь H13	$100	www.tekna.com
Джонсон Матти	Золото Au	$50,000	www.matthey.com

Сравнение LMJ с другими технологиями

При выборе технологии производства важно сравнить LMJ с другими методами, такими как селективное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM).

Характеристика	Струйная обработка жидкого металла (LMJ)	Селективное лазерное плавление (SLM)	Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)
Точность	Высокая	Очень высокий	Высокая
Разнообразие материалов	Средний	Высокая	Средний
Скорость производства	Быстрый	Средний	Медленный
Стоимость	Высокая	Средний	Высокая
Отделка поверхности	Хороший	Отличный	Хороший
Комплексность	Средний	Высокая	Средний
Постобработка	Требуется	Требуется	Требуется

Плюсы и минусы струйной обработки жидкого металла (LMJ)

Плюсы	Cons
Высокая точность	Высокая стоимость
Эффективное производство	Сложность в эксплуатации
Универсальность материалов	Ограниченный выбор материалов
Персонализация	Требуется постобработка
Сокращение отходов	Первоначальные инвестиции

Вопросы и ответы

1. Что такое струйная обработка жидкого металла? Струйная обработка жидкого металла - это процесс 3D-печати, при котором расплавленный металл выбрасывается из сопла для создания деталей слой за слоем. Эта технология используется для производства высокоточных компонентов с такими свойствами, как высокая тепло- и электропроводность.

2. Как работает струйная обработка жидкого металла? Процесс начинается с нагрева металла до жидкого состояния, который затем струей подается из сопла на платформу для сборки. Расплавленный металл быстро застывает, образуя слой. Последующие слои добавляются для создания конечной детали. В технологии часто используется подход "капля по требованию", когда капли металла точно контролируются для точного осаждения.

3. Какие материалы используются при струйной обработке жидкого металла? Обычные материалы для LMJ включают такие металлы, как алюминий, олово, свинец и индий. Эти материалы выбираются в зависимости от их температуры плавления и конкретных требований к применению.

Применение и преимущества

4. Каковы основные области применения струйной обработки жидкого металла? LMJ используется в различных областях, включая производство электронных компонентов, решений для терморегулирования, медицинских приборов и высокопроизводительных инженерных деталей. Он особенно ценится в областях, требующих высокой точности и сложной геометрии.

5. Каковы преимущества использования струйной обработки жидкого металла? LMJ обладает рядом преимуществ:

• Высокая точность: Возможность создания детальных и сложных геометрических форм.
• Высокая тепло- и электропроводность: Используется в компонентах, требующих эффективного теплоотвода и электрических характеристик.
• Сокращение отходов: Аддитивные производственные процессы, такие как LMJ, производят меньше отходов по сравнению с традиционными субтрактивными методами.
• Быстрое создание прототипов: Обеспечивает быстрое производство прототипов для тестирования и разработки.

узнать больше о процессах 3D-печати