3D-utskrift av aluminiumlegeringar
Innehållsförteckning
Aluminiumlegeringar för 3D-utskrift har flera fördelaktiga egenskaper som högt förhållande mellan styrka och vikt, utmärkt värmeledningsförmåga och korrosionsbeständighet som gör dem till lämpliga material för 3D-utskriftstillämpningar inom bilindustrin, flygindustrin, konsumentvaror och andra industrier.
Selective Laser Melting (SLM) och Direct Metal Laser Sintering (DMLS) är de primära 3D-utskriftsprocesserna som används för pulver av aluminiumlegeringar. Pulverpartiklarna smälts samman lager för lager med hjälp av en högeffektslaser för att konstruera komplexa och anpassningsbara komponentgeometrier.
Typer av 3d-utskrift av aluminiumlegeringar
| Legering | Sammansättning | Tryckprocessen | Fastigheter | Tillämpningar |
|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | Aluminium (Al) + Kisel (Si) (10%) + Magnesium (Mg) | Laserpulverbäddfusion (LPBF) | - Bra balans mellan hållfasthet, duktilitet och seghet - Utmärkt svetsbarhet - Åldershärdbar för ökad hållfasthet | - Flyg- och rymdkomponenter (lättviktsstrukturer) - Bildelar (fästen, motorkomponenter) - Elektronikförpackningar |
| AlSi7Mg (F357) | Aluminium (Al) + Kisel (Si) (7%) + Magnesium (Mg) | LPBF | - Liknande egenskaper som AlSi10Mg, men något lägre hållfasthet - Lättare att trycka på grund av lägre smältpunkt | - Allmänna tillämpningar som kräver bra förhållande mellan styrka och vikt - Komponenter för vätskehantering - Fästen och höljen |
| Al2139 | Aluminium (Al) + Koppar (Cu) (4%) + Magnesium (Mg) | LPBF | - Hög hållfasthet och utmattningshållfasthet - God bearbetbarhet | - Komponenter för flyg- och rymdindustrin som kräver hög hållfasthet - Fordonsdelar (fjädringskomponenter) |
| 6061 | Aluminium (Al) + Magnesium (Mg) (0,9%) + Kisel (Si) (0,6%) + Koppar (Cu) (0,3%) | LPBF (begränsad), Binder Jetting (BJ) | - Utmärkt korrosionsbeständighet - God bearbetbarhet och svetsbarhet - Måttlig hållfasthet | - Prototyper och funktionella delar som kräver goda allround-egenskaper - Arkitektoniska komponenter - Kylflänsar |
| 7075 | Aluminium (Al) + Zink (Zn) (5,6%) + Magnesium (Mg) (2,5%) + Koppar (Cu) (1,6%) | LPBF (begränsad), smältning med elektronstråle (EBM) | - Mycket högt hållfasthet/vikt-förhållande - Utmärkt slitstyrka - Ej svetsbar | - Komponenter för flyg- och rymdindustrin som kräver hög hållfasthet och låg vikt - Sportartiklar (cykelramar, basebollträn) |
| Scalmalloy | Aluminium (Al) + Scandium (Sc) (4%) + Magnesium (Mg) (6%) | LPBF | - Exceptionellt förhållande mellan styrka och vikt, överstiger 7075 - Utmärkt korrosionsbeständighet - Hög sprickbeständighet | - Högpresterande flyg- och rymdkomponenter - Försvarstillämpningar som kräver lätt pansar |
Sammansättning av 3d-utskrift av aluminiumlegeringar
| Legeringsbeteckning | Primära legeringselement | Ytterligare element | Fastigheter | Tillämpningar |
|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | Kisel (10%) | Magnesium (0,3-0,5%) | * Utmärkt gjutbarhet (anpassad från gjuttillämpningar) * God svetsbarhet * Hög hållfasthet och seghet * God korrosionsbeständighet | * Allmänna applikationer * Fordonskomponenter * Flyg- och rymdkomponenter (icke-kritiska) * Fästen och höljen * |
| AlSi7Mg (F357) | Kisel (7%) | Magnesium (0,3-0,5%) | * Liknande egenskaper som AlSi10Mg, men något lägre hållfasthet * Utmärkt gjutbarhet * God svetsbarhet * God korrosionsbeständighet | * Liknande applikationer som AlSi10Mg, används ofta när man vill ha lite lägre vikt * Motorkomponenter * Komponenter för vätskehantering |
| AlSi12 | Kisel (12%) | * Hög hållfasthet och slitstyrka * God gjutbarhet * Måttlig svetsbarhet * Lägre korrosionsbeständighet jämfört med AlSi10Mg och F357 | * Slitageplattor * Kugghjul * Sandgjutningsapplikationer (används ofta som utgångspunkt för 3D-tryckta delar på grund av kännedom om materialet) | |
| Scalmalloy | Scandium (4,0-4,4%) | Magnesium (0,3-0,5%) | * Exceptionellt förhållande mellan styrka och vikt * Utmärkt korrosionsbeständighet * God svetsbarhet * Kräver värmebehandling för optimala egenskaper | * Flyg- och rymdkomponenter (högpresterande) * Fordonskomponenter (viktkritiska) * Försvarstillämpningar |
| EOS Aluminium Al2139 AM | Inte offentligt tillkännagiven (troligen aluminium-magnesium-kisel) | * Utvecklad speciellt för additiv tillverkning * God hållfasthet vid förhöjda temperaturer (upp till 200°C) * Förbättrad processbarhet jämfört med standardgjutlegeringar * Kräver värmebehandling för optimala egenskaper | * Flyg- och rymdkomponenter som kräver hög temperaturprestanda * Fordonskomponenter * Värmeväxlarkomponenter |
Egenskaper hos 3D-utskrivbart aluminium
| Attribut | Detaljer |
|---|---|
| Ytfinish | Vidhäftning av pulver kan ge en halvgrov, trappstegsformad ytprofil |
| Noggrannhet | Generellt hög måttnoggrannhet upp till ±0,1% är möjlig |
| Anisotropi | Riktningsmässigt svagare mekaniska egenskaper observerade |
| Porositet | <1% porositet uppnås med optimerade SLM-parametrar |
| Legeringens flexibilitet | Många 2xxx-, 5xxx-, 6xxx- och 7xxx-kvaliteter kan skrivas ut |
Tillämpningar av 3d-utskrift av aluminiumlegeringar
| Industri | Typiska tillämpningar |
|---|---|
| Flyg- och rymdindustrin | Kanalsystem för flygplan, värmeväxlare, strukturella fästen |
| Fordon | Anpassade fästen, stöd, kylflänsar, verktyg |
| Arkitektur | Lättviktspaneler, dekorativa galler, små skulpturer |
| Medicinsk | Firmware som kirurgiska instrument, implantat |
| Elektronik | Anordningar för värmeavledning, t.ex. kylflänsar |
| Försvar | Lågvolymdelar med kortare ledtider |
Specifikationer för aluminiumpulver för additiv tillverkning
| Parameter | Typ/intervall |
|---|---|
| Material | AlSi10Mg, AlSi7Mg0,6, AlSi12, AlSi9Cu3 |
| Partikelstorlek | 25 till 65 mikrometer |
| Partikelns form | Mestadels sfärisk, vissa satelliter tillåtna |
| Skenbar densitet | Cirka 2,67 g/cc |
| Flödeshastighet | <30 s/50 g enligt ASTM B964 |
| Resterande syre | <0,4% för hög draghållfasthet |
Ledande leverantörer av 3d-utskrift av aluminiumlegeringar
| Leverantör | Specialitet | Viktiga produkter | Tillämpningar | Ytterligare tjänster |
|---|---|---|---|---|
| Elementum 3D | Innovativa pulver | Gasatomiserade pulver av aluminiumlegeringar, inklusive traditionella och dispersionsförstärkta varianter | Flyg- och rymdindustrin, fordonsindustrin, försvarsindustrin | Materialutveckling, applikationsteknik, optimering av tryckparametrar |
| APWorks | Högpresterande legeringar | Skalbar legering av aluminium, kisel och magnesium (AlSiMg) för laserstrålesmältning (LBM) | Fordonskomponenter, robotteknik, industrimaskiner | Konsultation inom design för additiv tillverkning (DFAM), tjänster för efterbearbetning |
| SLM-lösningar | Etablerad tillverkare | Aluminiumlegeringar optimerade för SLM-processen (Selective Laser Melting), inklusive AlSi10Mg och Scalmalloy | Medicinska implantat, komponenter för flyg- och rymdindustrin, värmeväxlare | Försäljning och support av maskiner, parameterutveckling för specifika legeringar |
| EOS GmbH | Kompatibilitet med flera processer | Aluminiumlegeringar som är kompatibla med både laserstrålesmältning (LBM) och elektronstrålesmältning (EBM) | Delar till flyg- och rymdindustrin, konsumentelektronik, medicintekniska produkter | Rådgivning om maskinval och processoptimering, utbildningsprogram |
| Höganäs | Expertis inom metallpulver | Gasatomiserade aluminiumpulver med noggrann kontroll av storlek och morfologi | Värmeväxlare, fordonskomponenter, elektronikkapslingar | Karakterisering och testning av pulver, samarbete kring utveckling av nya legeringar |
| Royal Alloy | Bred portfölj av legeringar | Brett utbud av pulver för aluminiumlegeringar, inklusive skandium- och litiumtillsatser för förbättrad prestanda | Flyg- och rymdkomponenter, försvarsapplikationer, högpresterande kylflänsar | Vägledning för materialval, testning av tryckbarhet, utveckling av anpassade pulver |
| Norsk Hydro | Hållbar produktion | Pulver av aluminiumlegeringar som produceras med fokus på minimal miljöpåverkan | Bildelar, arkitektoniska komponenter, konsumentelektronik | Livscykelanalysdata (LCA) för material, stöd för hållbara tillverkningsmetoder |
| ExOne | Binder Jetting-teknik | Aluminiumlegeringar speciellt formulerade för additiv tillverkning med bindemedelsstråle (BJAM) | Prototyper för fordonsindustrin, formar för sandgjutning, industriverktyg | DFAM-tjänster (Design for Additive Manufacturing), expertis inom efterbearbetning för BJAM-detaljer |
| DMG Mori Seiki | Integrerade lösningar | Pulver av aluminiumlegeringar tillsammans med kompatibla 3D-skrivare för metall | Verktyg och formar, medicinska implantat, komponenter för flyg- och rymdindustrin | Försäljning och service av maskiner, utbildning i arbetsflöden för additiv tillverkning av metall |
| Carpenter Additiv tillverkning | Speciallegeringar | Aluminiumlegeringar med hög hållfasthet i förhållande till vikt och förbättrad korrosionsbeständighet | Marina komponenter, olje- och gasutrustning, applikationer för kemisk bearbetning | Stöd för materialval, tjänster för applikationsutveckling, hjälp med prototyptillverkning |
För- och nackdelar med 3D-utskrivet aluminium
| Funktion | Proffs | Nackdelar |
|---|---|---|
| Designfrihet | Oöverträffad komplexitet: Möjliggör intrikata gitterstrukturer, invändiga kanaler och lättviktsfunktioner som är omöjliga med traditionella metoder. Gör det möjligt för konstruktörer att tänja på gränserna och skapa högpresterande delar. Snabb prototypframtagning: Möjliggör snabb iteration och testning av konstruktioner, vilket minskar utvecklingstiden och kostnaderna. | Stödstrukturer: Komplexa geometrier kräver ofta intrikata stödstrukturer, vilket ökar efterbehandlingstiden och potentiellt skapar oönskade ytstrukturer. |
| Materialegenskaper | Utmärkt förhållande mellan styrka och vikt: Aluminium erbjuder en bra balans mellan vikt och styrka, vilket gör det idealiskt för applikationer som flyg- och fordonsindustrin där viktbesparing är avgörande. Motståndskraft mot korrosion: Många aluminiumlegeringar har utmärkt korrosionsbeständighet, vilket är särskilt värdefullt för delar som utsätts för tuffa miljöer. | Anisotropi: 3D-utskrifternas skiktade karaktär kan leda till anisotropiska egenskaper, vilket innebär att materialets styrka kan variera beroende på utskriftsriktningen. Detta kan kräva designjusteringar för vissa applikationer. Porositet: Beroende på tryckprocessen kan det finnas små hålrum eller porer i materialet, vilket kan påverka de mekaniska egenskaperna. Efterbearbetningstekniker som varm isostatisk pressning (HIP) kan mildra detta. |
| Tillverkning | Minskad ledtid: 3D-printing möjliggör produktion på begäran, vilket eliminerar behovet av komplexa verktyg och minimerar ledtiderna för prototyper eller lågvolymdelar. Minimalt materialspill: 3D-printingens additiva karaktär minskar materialspillet avsevärt jämfört med traditionella subtraktiva tillverkningsmetoder. | Hög kostnad: Tekniken och utrustningen för 3D-printing av aluminium är fortfarande relativt dyr, vilket gör det mindre kostnadseffektivt för högvolymsproduktion jämfört med traditionella metoder. Byggtid: Att skriva ut komplexa metalldelar kan vara tidskrävande och påverka den totala produktionshastigheten. |
| Efterbearbetning | Ytfinish: Även om vissa 3D-utskriftstekniker erbjuder bra ytfinish är ojämnheter ett vanligt problem. Efterbearbetningstekniker som maskinbearbetning, polering eller sandblästring kan vara nödvändiga för vissa tillämpningar. Värmebehandling: Specifika aluminiumlegeringar kan kräva värmebehandling efter tryckning för att uppnå optimala mekaniska egenskaper. | Ytterligare kostnader och tid: Efterbearbetningen ökar den totala produktionstiden och kostnaden för detaljen. |
| Tillämpningar | Aerospace: Möjligheten att skapa lätta, höghållfasta komponenter med komplexa geometrier gör 3D-utskrivet aluminium idealiskt för flyg- och rymdtillämpningar som värmeväxlare, fästen och strukturella komponenter. Fordon: Viktminskning är ett stort problem inom fordonsindustrin. 3D-printade aluminiumkomponenter kan användas för delar som hjul, motorkomponenter och lätta chassistrukturer. Medicinsk: Biokompatibla aluminiumlegeringar kan användas för att skapa anpassade proteser och implantat. | Begränsade tillämpningar för högbelastade komponenter: På grund av potentiell anisotropi och porositet är 3D-printad aluminium kanske inte lämplig för alla applikationer med höga påfrestningar. Noggrann design och materialval är avgörande. |
VANLIGA FRÅGOR
Fråga: Vilken aluminiumlegering lämpar sig bäst för additiv tillverkning?
A: AlSi10Mg är den mest använda aluminiumlegeringen och erbjuder en bra kombination av flytbarhet, styrka, hårdhet och korrosionsbeständighet i kombination med kompatibilitet med olika skrivare.
F: Påverkar byggriktningen egenskaperna hos 3D-utskrivna aluminiumkomponenter?
S: Ja, vertikalt byggda delar kan uppvisa 20-30% lägre drag- och sträckgränser jämfört med horisontellt byggda delar på grund av lager-för-lager-konstruktionen. Mekanisk prestanda varierar också beroende på belastning parallellt eller vinkelrätt mot skikten.
F: Vilka lösningsvärmebehandlingar kan förbättra aluminiumegenskaperna?
S: T6-värmebehandling (lösliggörande och sedan artificiell åldringshärdning) av vissa additivt tillverkade legeringar som AlSi10Mg kan avsevärt öka draghållfasthet, hårdhet och duktilitet jämfört med konstruktionstillståndet.
Fråga: Hur förbättras ytfinishen för additivt tillverkade aluminiumdelar?
S: Olika efterbehandlingsprocedurer som sandblästring, pärlblästring, laserpolering, CNC-bearbetning, slipning eller linjering kan hjälpa till att jämna ut de trappade konturer som vanligtvis observeras på aluminiumytor från pulverbaserad tryckning.
F: Påverkar återanvändning av aluminiumpulver egenskaperna hos 3D-utskrivna delar?
S: Återvinning av aluminiumpulver upp till 10-20 gånger påverkar normalt inte den mekaniska prestandan. Men bortom cirka 25 återanvändningscykler kan minskad pulverflödbarhet, lägre densitet och högre syre-/nitridföroreningar börja försämra materialkvaliteten och hållfastheten.
Dela på
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-post
MET3DP Technology Co, LTD är en ledande leverantör av lösningar för additiv tillverkning med huvudkontor i Qingdao, Kina. Vårt företag är specialiserat på 3D-utskriftsutrustning och högpresterande metallpulver för industriella tillämpningar.
Förfrågan för att få bästa pris och anpassad lösning för ditt företag!
Relaterade artiklar
Om Met3DP
Spela videoklipp
Senaste uppdateringen
Vår produkt
KONTAKTA OSS
Har du några frågor? Skicka oss meddelande nu! Vi kommer att betjäna din begäran med ett helt team efter att ha fått ditt meddelande.
Metallpulver för 3D-printing och additiv tillverkning
FÖRETAG
PRODUKT
cONTACT INFO
- Qingdao City, Shandong, Kina
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731