Металлический порошок SLS: Свойства, применение и поставщики
Оглавление
Селективное лазерное спекание (SLS) - это технология аддитивного производства, в которой используется лазер для сплавления мелких частиц пластика, металла, керамики или стеклянных порошков в 3D-объект. Металлические порошки SLS с нужными характеристиками очень важны для изготовления высококачественных металлических деталей со сложной геометрией с помощью этого процесса.
Обзор металлических порошков для SLS
Металлические порошки SLS относятся к металлическим порошкам, которые оптимизированы для использования в 3D-принтерах селективного лазерного спекания для производства металлических деталей и прототипов. Наиболее часто используемые металлические порошки для SLS включают:
Виды металлических порошков SLS
Тип | Состав | Основные характеристики |
---|---|---|
Нержавеющая сталь | Сплавы Fe, Cr, Ni | Коррозионная стойкость, высокая прочность |
Инструментальная сталь | Сплавы Fe, Cr, Mo | Высокая твердость, возможность термообработки |
Легированная сталь | Сплавы Fe, Cr, Ni | Поддается термической обработке, поддается механической обработке |
Кобальт-хром | Сплавы Co, Cr | Биосовместимые, износостойкие/коррозионностойкие |
Титан и сплавы | Сплавы Ti, Al, V | Легкий, биосовместимый, прочный |
Inconel | Сплавы Ni, Cr | Термо/коррозионная стойкость |
Алюминиевые сплавы | Сплавы Al, Cu, Mg | Легкий, прочный |
Эти металлические порошки должны обладать такими свойствами, как текучесть, форма и распределение частиц по размерам, которые необходимы для производства деталей SLS высокой плотности с точностью, аккуратностью и требуемыми механическими свойствами.
Основные свойства металлических порошков SLS
Параметр | Описание | Требования |
---|---|---|
Диапазон размеров | Размеры частиц порошка | 10-45 микрон общий |
Распределение по размерам | Диапазон размеров порошка | В основном сферические с некоторыми разрешенными спутниками |
Морфология | Форма частиц порошка | Сферическая форма оптимальна, сателлиты могут вызывать дефекты |
Расход | Текучесть порошка | 35-40 с/50 г по расходомеру Холла |
Кажущаяся плотность | Плотность упаковки порошка | Около 60% истинной плотности |
Истинная плотность | Плотность материала | Зависит от состава |
Площадь поверхности | Площадь поверхности частиц на единицу массы | Ниже - лучше для уменьшения окисления |
Остаточные газы и влага | Примеси, присутствующие в порошке | Минимизация для высококачественных деталей |
Характеристики металлических порошков SLS
Характеристика | Роль в процессе SLS |
---|---|
Форма частиц и текстура поверхности | Влияние на поток порошка в каждый новый слой, лазерное поглощение, отражательная способность |
Распределение частиц по размерам | Влияет на плотность упаковки, динамику расплава, распределяемость |
Характеристики потока | Обеспечивает равномерное распределение, однородность слоя |
Кажущаяся плотность | Контролирует расстояние между частицами, требует затрат энергии |
Истинная плотность | Определяет окончательную максимально достижимую плотность деталей |
Легирующие добавки | Обеспечивает определенные свойства материала, такие как прочность, твердость и т.д. |
![Металлический порошок SLS: Свойства, применение и поставщики 1 металлический порошок sls](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/GH3230-Powder.jpg)
Применение SLS Металлические порошки
Металлический порошок SLS позволяет печатать функциональные металлические детали полной плотности для прототипирования, оснастки и мелкосерийного производства в таких отраслях, как:
Отраслевые применения металлических деталей, напечатанных методом SLS
Промышленность | Приложения | Используемые материалы |
---|---|---|
Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбины, компоненты двигателя/конструкции | Нержавеющие стали, суперсплавы, титановые сплавы |
Автомобильная промышленность | Прототипы деталей, индивидуальная оснастка | Нержавеющие стали, инструментальные стали, алюминиевые сплавы |
Медицинские имплантаты | Имплантаты, направляющие, ориентированные на конкретного пациента | Кобальт-хром, титановые сплавы, нержавеющая сталь |
Промышленность | Прецизионная оснастка, роботизированные захваты | Нержавеющие стали, инструментальные стали |
Ювелирные изделия | Кольца, цепочки, изделия на заказ | Драгоценные металлы, такие как сплавы золота, серебро |
Некоторые уникальные преимущества по сравнению с традиционными способами производства:
Преимущества SLS для производства металлических деталей
Выгода | Описание |
---|---|
Свобода геометрии | Отсутствие ограничений на геометрию деталей в отличие от субтрактивных методов/методов литья |
Быстрый оборот | Быстрая печать по данным САПР |
Легкий вес | Решетчатые структуры снижают вес на >30% |
Объединение частей | Интегрально напечатанные узлы заменяют соединения |
Массовая кастомизация | Медицинские устройства, ориентированные на пациента |
Гибридные структуры | Возможность изготовления деталей из нескольких материалов - металла и полимеров |
Общие области применения металлических деталей, напечатанных методом SLS, в различных отраслях промышленности:
Типичные области применения металлических деталей, напечатанных методом SLS
Приложение | Примеры | Используемые материалы |
---|---|---|
Функциональные прототипы | Компоненты двигателя, имплантаты | Легированные стали, сплавы титана |
Инструменты | Направляющие для сверл, приспособления, оснастка | Нержавеющие стали |
Оснастка для пресс-форм | Оснастка для литья под давлением | Инструментальные стали типа H13. |
Серийное производство | Аэрокосмические/медицинские компоненты | Сплавы титана и никеля, CoCr |
Легкие конструкции | Решетчатые панели, скобы | Сплавы алюминия, сплавы титана |
Технические характеристики металлического порошка SLS
Производители систем SLS, такие как EOS, 3D Systems и Renishaw, предоставляют квалифицированные спецификации металлических порошков для SLS, разработанные специально для их моделей принтеров. К числу распространенных металлических порошков и их размеров относятся:
Типы и диапазоны размеров металлических порошков SLS
Материал | Доступные типы порошка | Диапазон размеров частиц |
---|---|---|
Нержавеющая сталь | 316L, 17-4PH, 303, 410 | 15-45 мкм |
Мартенситно-стареющая сталь | MS1, 18Ni300, 18Ni350 | 15-45 мкм |
Кобальтовый хром | CoCr, CoCrMo | 15-45 мкм |
Алюминиевый сплав | AlSi10Mg, AlSi12 | 15-45 мкм |
Титановый сплав | Ti6Al4V Класс 5 | 15-45 мкм |
Никелевый сплав | Инконель 718, Инконель 625 | 15-45 мкм |
Стандартные организации определили классификацию различных сортов металлических порошков, используемых в процессах AM:
Градации металлических порошков в соответствии со стандартами ISO/ASTM
Стандарт | Классы | Описание |
---|---|---|
ISO 17296-2 | PA1 - PA6 | Определяет все более строгие требования к примесям от P1 до P6 |
ISO 17296-3 | PM1 - PM4 | Определяет форму частиц, параметры размера от PM1 до PM4 |
ASTM F3049 | Класс 1 - Класс 4 | Определяет допустимые пределы для диапазонов состава от 1 до 4 |
ASTM F3056 | Тип 1 - Тип 3 | Определяет параметры статистического распределения размеров от 1 до 3 |
Эти схемы градации помогают установить эталонные уровни качества и помогают покупателям при закупках. Порошок класса PA5 высокой чистоты обеспечивает минимальное загрязнение. Аналогичным образом, более жесткий химический контроль класса 4 снижает вариативность.
SLS Металлический порошок Поставщики
Различные поставщики поставляют готовые к использованию порошки SLS по всему миру. К числу ведущих мировых поставщиков относятся:
Основные поставщики металлических порошков для SLS
Поставщик | Предлагаемые материалы | Обслуживаемые регионы |
---|---|---|
Sandvik | Нержавеющая сталь, сплавы Ni, CoCr, инструментальная сталь, алюминиевые сплавы | Европа, Азия |
Praxair | Сплавы титана, сплавы никеля, нержавеющие, инструментальные стали | Северная Америка |
Технология LPW | Нержавеющая сталь, алюминиевые сплавы, CoCr | Великобритания, Европа |
Столярная присадка | Нержавеющие стали, CoCr, Cu, алюминиевые сплавы | Глобальная |
Hoganas | Нержавеющие стали, инструментальные стали | Европа, Азия |
Обычный минимальный объем поставок составляет около 10 кг для каждой марки материала, хотя для OEM-покупателей также существуют контракты на большие объемы. Варианты упаковки варьируются от вакуумных герметичных банок до специализированных картриджей для машин SLS, содержащих от 700 г до 1 кг порошка в каждом.
Виды упаковки металлических порошков SLS
Тип | Диапазоны объемов | Характеристики |
---|---|---|
Вакуумные банки | Партии от 500 до 20 кг | Срок годности до 1 года |
Картриджи для принтеров | Партии от 700 до 1000 г | Минимизация воздействия при обращении |
Материальные башни | Картриджи весом от 700 до 1200 г | Автоматизированная подача в принтер |
Цены на обычные материалы в небольших количествах варьируются:
Диапазон стоимости металлических порошков для SLS-печати
Материал | Диапазон цен на небольшое количество* |
---|---|
Нержавеющая сталь 316L | $60-$100 за кг |
Алюминий AlSi10Mg | $80-$130 за кг |
Мартенситно-стареющая сталь | $90-$140 за кг |
Титан Ti6Al4V | $200-$350 за кг |
Кобальтовый хром | $300-$500 за кг |
Драгоценные металлы | $3000+ за кг |
Сравнение материалов металлических порошков для SLS
Для SLS-печати используются различные металлические сплавы, каждый из которых обладает своими свойствами и недостатками:
Сравнение материалов металлических порошков для SLS
Параметр | Нержавеющие стали | Инструментальные стали | Титановые сплавы | Никелевые сплавы | Кобальтовый хром | Алюминиевые сплавы |
---|---|---|---|---|---|---|
Плотность | Средний | Выше | Нижний | Высокая | Высокая | Самый низкий |
Прочность | Средний | Самый высокий | Средний и высокий | Средний и высокий | Средний | Средний |
Твердость | Нижний | Очень высокий | Средний | Средний | Выше | Низкий-средний |
Коррозионная стойкость | Отличный | Средний | Отличный | Отличный | Отличный | Средний и хороший |
Биологическая совместимость | Хороший | Limited | Отличный | Limited | Отличный | Хороший |
Термостойкость | Средний | Средний и высокий | Средний | Очень высокий | Очень высокий | Нижний |
Стоимость | Самый низкий | Средний | Высокая | Очень высокий | Высокая | Низкий |
Мы видим, что нержавеющая сталь обеспечивает наилучшее сочетание свойств, когда речь идет о стоимости, в то время как инструментальная сталь обеспечивает чрезвычайную твердость. Титан обеспечивает биосовместимость и прочность при низкой плотности. Суперсплавы, такие как инконель и CoCr, обеспечивают термическую стабильность и биологическую совместимость. Алюминиевые сплавы - самый экономичный вариант легкого сплава.
Плюсы и минусы распространенных металлических порошков для SLS
Материал | Преимущества | Недостатки |
---|---|---|
Нержавеющие стали | Экономичные, легко поддаются обработке | Низкая твердость и прочность |
Инструментальные стали | Чрезвычайно твердые и поддаются термообработке | Низкая коррозионная стойкость, биосовместимость |
Титановые сплавы | Прочный, легкий, биологически чистый | Дорогой, может сгореть в кислородной атмосфере |
Никелевые сплавы | Отличная термо/коррозионная стойкость | Тяжелый, токсичный, очень дорогой |
Кобальтовый хром | Биосовместимый, устойчивый к коррозии | Тяжелые, средней стоимости |
Алюминиевые сплавы | Легкий вес, хорошая прочность | Низкая температура плавления, твердость |
Критерии выбора металлического порошка для SLS
Критерии отбора | Основные вопросы |
---|---|
Механические свойства | Соответствует ли она целевой прочности, износостойкости и другим механическим характеристикам? |
Стоимость материалов | Соответствует ли желаемый тип металлического порошка бюджету? |
Постобработка | Необходимы ли вторичные операции, такие как горячее изостатическое прессование или термообработка? |
Размер производственной партии | Слишком ли велик целевой объем для серийной SLS-печати? |
Размеры деталей | Достаточно ли максимального объема сборки принтера для самых больших геометрических размеров деталей? |
Разрешение, обработка поверхности | Можно ли с помощью процесса SLS добиться тонкой детализации и качества поверхности? |
Срок поставки | Приемлемо ли время выполнения заказа поставщиком с учетом сроков производства? |
В зависимости от назначения конечной детали выбирается оптимальный материал, который обеспечивает баланс между эксплуатационными характеристиками и экономичностью.
Обзор процесса печати на металле SLS
Понимание 3D-печати SLS помогает оценить, как свойства порошка влияют на качество деталей:
Этапы процесса 3D-печати SLS
Сцена | Описание |
---|---|
3D-моделирование | Программное обеспечение CAD создает твердотельную/сетчатую модель детали для печати |
Нарезка | Модель нарезается на слои в цифровом формате для создания файла принтера |
Распределение порошка | Валик или лопатка наносит тонкий слой порошка на платформу для сборки |
Лазерное сканирование | Лазер CO2 сканирует слой порошка, чтобы расплавить частицы вместе |
Опускающаяся платформа | Платформа опускается на толщину 1 слоя (~50 микрон) |
Повторное распределение/плавление | Шаги повторяются до тех пор, пока объект не будет создан слой за слоем. |
Постобработка | Удаление излишков порошка, окончательная обработка детали |
Как характеристики порошка влияют на результаты печати
Свойства порошка | Влияние на качество печати |
---|---|
Геометрия порошка | Сферические частицы с хорошей текучестью позволяют создавать равномерные слои без дефектов |
Диапазон размеров частиц | Слишком мелкие порошки плохо расходуются, слишком крупные создают плохое разрешение |
Распределение по размерам | Слишком широкое распределение может привести к сегрегации или созданию переменного плавления |
Кажущаяся плотность | Более высокая плотность обеспечивает большую плотность конечной детали после спекания |
Истинная плотность | Устанавливает верхний предел достижимой плотности деталей |
Текстура поверхности | Шероховатые частицы могут задерживать газы или препятствовать потоку порошка |
Мы видим, что некоторые физические свойства порошка напрямую влияют на результаты печати, поэтому жесткий контроль со стороны поставщиков имеет решающее значение.
Постобработка металлических деталей, напечатанных методом SLS
После процесса SLS-печати дополнительные этапы отделки помогают улучшить свойства конечной детали:
Общие этапы постобработки деталей SLS
Процесс | Описание | Преимущества |
---|---|---|
Удаление порошка | Излишки порошка счищаются/обезжириваются | Раскрывает напечатанный объект |
Снятие стресса | Нагрев для снятия остаточных напряжений | Повышает точность размеров |
Обработка поверхности | Шлифовка, полировка, дробеструйная обработка | Выравнивает поверхность, способствует адгезии покрытия |
Инфильтрация | Жидкость заполняет остаточную пористость | Увеличивает плотность, повышает прочность |
Термическая обработка | Термические циклы закалки и отпуска | Повышает твердость сталей |
Влияние постобработки на свойства деталей
Недвижимость | Влияние постобработки |
---|---|
Плотность | Инфильтрация эпоксидной смолой или бронзой заполняет поры, увеличивая плотность 5-15% |
Шероховатость поверхности | Ручная/автоматическая полировка позволяет достичь шероховатости менее 2 микрон |
Точность размеров | Снятие напряжений при термоцикле уменьшает коробление, повышая точность |
Прочность на разрыв | Инфильтрация улучшает UTS, а термообработка позволяет удвоить прочность при выходе |
Пластичность | Компромисс с улучшением прочности после лечения |
Твердость | Сплавы, упрочняемые осаждением, такие как 17-4PH, хорошо реагируют на обработку старением |
Таким образом, постобработка позволяет дополнительно изменять свойства металла в зависимости от потребностей применения.
Контроль качества печати на металле SLS
Постоянное высокое качество порошкового сырья в сочетании с контролем процесса SLS обеспечивает надежность деталей:
Контроль качества для SLS Металлический порошок
Параметр | Типовая спецификация | Методы испытаний |
---|---|---|
Распределение частиц по размерам | Скорость потока в зале > 35s/50g | Просеивание, лазерная дифракция |
Кажущаяся плотность | 65-80% истинной плотности | Гравиметрические измерения |
Состав порошка | Диапазоны легирования согласно ISO 27296 | Рентгеновская флуоресценция |
Морфология поверхности | Медианная окружность > 0,75 | Микрографы, анализ изображений |
Загрязнение | < 50 ppm кислорода, < 150 ppm азота | Анализ плавления инертных газов |
Мониторинг в процессе печати SLS
Метрика | Используемый датчик | Назначение |
---|---|---|
Мощность лазера | Встроенный фотодиод | Поддерживает постоянство плавления |
Температура порошкового слоя | ИК-датчик | Обеспечивает целостность деталей, не деформируется |
Атмосфера | Кислородный анализатор | Предотвращает воспламенение порошка в рабочей камере |
Толщина слоя | Энкодер оси Z | Точные воспроизводимые слои |
Такой строгий контроль над исходным порошком и настройками процесса позволяет получать высококачественные металлические детали из каждой партии.
SLS-печать по металлу в сравнении с альтернативами
Среди других альтернатив SLS - металлическая 3D-печать:
Сравнение методов 3D-печати металлов
Метрика | Струйная обработка вяжущего | DMLS | SLM | EBM |
---|---|---|---|---|
Сырье | Порошок смеси металла и полимера | Металлический порошок | Металлический порошок | Металлическая проволока/порошок |
Источник энергии | Жидкое связующее | Волоконный лазер | Мощный Yb волоконный лазер | Электронный луч |
Скорость сборки | Умеренно, быстрее, чем лазерные методы | Медленный из-за сканирования по точкам | Очень быстро, происходит полное расплавление | Самый быстрый метод |
Разрешение, обработка поверхности | Плохое качество из-за переплета, помогает постобработка | Очень хорошо благодаря тонкому лазерному пятну | Превосходно благодаря полной плавке | Умеренная из-за частичного таяния |
Точность размеров | +/- 0,3% с процессом CTQ | +/- 0.1-0.2% | +/- 0.1-0.2% | +/- 0.2-0.3% |
Постобработка | Необходимо отверждение и спекание | Только поддержка удаления | Может потребоваться небольшая механическая обработка | Требуется большая часть второстепенных работ |
Стоимость за деталь | Более низкая стоимость материалов помогает снизить цену | Значительно более высокие эксплуатационные расходы | Высокая стоимость оборудования и материалов | Высокая стоимость оборудования |
Среди всех методов струйное нанесение связующего оказалось наиболее экономически эффективным для производства металлических деталей при небольших объемах до 10 000 штук. SLS обеспечивает самую простую постобработку в сочетании с высокой точностью и чистотой поверхности.
![Металлический порошок SLS: Свойства, применение и поставщики 11 металлический порошок sls](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/Tungsten-Powder.jpg)
Вопросы и ответы
В каких отраслях используется SLS-печать по металлу?
SLS-печать на металле используется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и многих других отраслях, где требуются прецизионные металлические детали.
Какова точность и разрешение при печати по металлу методом SLS?
Точность и разрешение зависят от нескольких факторов, включая машину, материал и параметры процесса, но SLS-печать по металлу позволяет достичь высокого уровня точности.
Требуется ли постобработка для деталей, напечатанных методом SLS на металле?
Да, может потребоваться постобработка для удаления несущих конструкций, улучшения качества поверхности и выполнения специфических требований к применению.
Каковы ограничения печати по металлу SLS?
Некоторые ограничения включают стоимость оборудования, ограниченный размер камер для сборки и необходимость соблюдения мер безопасности из-за использования лазеров и металлических порошков.
Можно ли использовать SLS-печать по металлу для массового производства?
Да, SLS-печать по металлу может использоваться как для создания прототипов, так и для мелко- и среднесерийного производства металлических деталей.
Является ли SLS-печать на металле экологически безопасной?
Хотя по сравнению с традиционными методами производства он позволяет сократить количество отходов материалов, необходимо учитывать факторы, связанные с утилизацией металлических порошков и потреблением энергии, а также с воздействием на окружающую среду.
Существуют ли какие-либо меры предосторожности при работе с SLS-печатью по металлу?
Да, при работе с металлическими порошками необходимо соблюдать меры безопасности, а операторы должны быть обучены безопасной работе с лазерными системами.
Какова стоимость услуг по печати на металле методом SLS?
Стоимость варьируется в зависимости от таких факторов, как выбор материала, сложность деталей и их количество. Для конкретных проектов лучше всего запрашивать расценки у поставщиков услуг.
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