3D Metal Tozları

3D metal tozları metal parçalar ve bileşenler üretmek için katmanlı üretim teknolojilerinde kullanılan malzemelerdir. Bu kılavuz, metallerin 3D baskısındaki rollerini anlamak için farklı metal tozu türleri, bileşimleri ve özellikleri, uygulamaları, teknik özellikleri, fiyatları ve karşılaştırmaları hakkında ayrıntılı bir genel bakış sağlar.

3D Metal Tozlarına Genel Bakış

3D metal tozları, karmaşık geometrilere sahip karmaşık metal bileşenler üretmek için seçici lazer sinterleme (SLS), doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS), elektron ışını eritme (EBM) ve bağlayıcı püskürtme gibi teknikler için hammadde girdisi olarak hizmet eder. Çeşitli temel formlarda veya alaşımlarda bulunurlar.

Tozlar, geleneksel eksiltmeli üretim yöntemlerinde kullanılan metal stoktan önemli ölçüde farklıdır. Akışkanlık, şekil, parçacık boyutu dağılımı ve saflık gibi temel özellikler, baskı sırasında hassas katman katman konsolidasyonu sağlamak için sıkı bir şekilde kontrol edilir.

Eklemeli Üretimde Metal Tozları Kullanmanın Faydaları:

• Tasarım esnekliği - hafif kafes yapılar ve talaşlı imalatla elde edilemeyen karmaşık parçalar üretin
• Azaltılmış atık - eksiltici yöntemlerin aksine sadece ihtiyaç duyulan malzeme kullanılır
• Daha kısa teslim süreleri - tasarım optimizasyonu için hızlı yineleme ve analiz
• Özel alaşımlar - uygulamaya göre özel bileşim ve özellikler
• Konsolidasyon - katı metal parçalar oluşturmak için tozları kaynaştırma ve yoğunlaştırma
• Yüzey finisajları - ek son işleme gerek kalmadan pürüzsüzlük ve hassasiyet elde edin

Metal Tozu Çeşitleri

Çeşitli temel metaller ve alaşımlar, endüstrilerde kullanılmak üzere toz formunda mevcuttur:

Malzeme	Yaygın Alaşımlar / Sınıflar	Özellikler	Uygulamalar
Paslanmaz çelik	316L, 17-4PH, 304L, 420	Korozyon direnci, yüksek mukavemet	Havacılık ve uzay, otomotiv, tüketici ürünleri
Alüminyum	AlSi10Mg, AlSi7Mg0.6	Hafif, mükemmel ısı iletkenliği	Otomotiv, ısı eşanjörleri
Titanyum	Ti64, Ti6Al4V ELI	Yüksek mukavemet/ağırlık oranı, biyouyumluluk	Havacılık ve uzay, tıbbi implantlar
Nikel Süperalaşımlar	Inconel 718, Inconel 625	Isı direnci, korozyon direnci	Türbinler ve yanma odaları gibi havacılık ve uzay bileşenleri
Kobalt Krom	CoCr MP1, CoCrMo ASTM F75	Biyouyumluluk, yüksek sertlik	Diş implantları, ortopedik diz/kalça implantları
Bakır	CuSn10, CuZn	Elektriksel/termal iletkenlik, süneklik	Elektrik kontakları, ısı eşanjörleri
Takım çeliği	H13, P20	Yüksek sertlik, ısı direnci	Enjeksiyon kalıpları, Abkant pres takımları

Parçacık Şekli: Çoğunlukla küreseldir ancak üretim yöntemine bağlı olarak çokgen de olabilir. Akış ve paketleme yoğunluğunu artırır.

Parçacık Boyutu: 10 ila 100 mikron arasında değişir. Dar dağılım, eşit katman kalınlığı ve daha iyi yoğunluk sağlar.

Boyut Belirleme Sistemleri: Mesh boyutu (tozu ayıran elekler), D değerleri (ortalama boyutun istatistiksel metriği).

Akışkanlık: Hall akış ölçer huni testleri kullanılarak ölçülmüştür. Katman homojenliği için kritiktir. Küresel partiküller tarafından geliştirilmiştir.

Diğer Özellikler: Toz yoğunluğu, kademe yoğunluğu, görünür yoğunluk, piknometre yoğunluğu, oksidatif stabilite vb.

3D Baskıda Metal Tozlarının Uygulamaları ve Kullanımı

Bazı yaygın uygulamalar şunlardır:

• Çarklar ve rotorlar gibi kritik hareketli bileşenlerin hafifletilmesi
• Parça sayısının azaltılması için montajların birleştirilmesi - motor braketleri, bağlantılar
• Daha kısa teslim süreleri için özelleştirilmiş jigler, fikstürler, pres ve kalıp takım ekleri
• Yüksek karmaşıklıkta ısı eşanjörleri, pompalar, valfler ve manifold blokları
• Hasta uyumlu implantlar cerrahi sonuçları iyileştiriyor
• Zar kuleleri ve oyun parçaları gibi yüksek detaylı minyatürler

Geleneksel Üretime Karşı Faydaları:

• Mukavemeti korurken kafes yapılarla ağırlığı 40-60% azaltın
• İşleme/dökümden farklı olarak CAD modellerine tam uyum
• Konsolidasyon yoluyla parça sayısının azaltılması montaj süresini/maliyetini kısaltır
• Doğru boyutlara sahip pürüzsüz yüzeyler, işlem sonrası süreçleri büyük ölçüde ortadan kaldırır
• Pahalı takım değişiklikleri olmadan hızlı geri dönüşler

Üstün Performans: Özellikle eklemeli üretim çerçevesinde tasarlanan bileşenler, geleneksel olarak üretilen eşdeğerlerinden daha iyi performans gösterir. Örneğin Airbus, 3D baskılı metal braketler kullanarak 45% ağırlık tasarrufu sağlarken eşdeğer güç ve sertliği de korudu.

3D Metal Tozu Teknik Özellikler

Boyut dağılımı ve şekil gibi toz özellikleri nihai parça özelliklerini sıkı bir şekilde kontrol eder, böylece sıkı spesifikasyonlara göre tedarik edilirler:

Öznitelik	Tipik Değerler	Standartlar
Parçacık boyutu dağılımı	10 ila 45 mikron	ASTM B214
Görünür yoğunluk	2 ila 5 g/cc	ASTM B212
Musluk yoğunluğu	3 ila 8 g/cc	ISO 3923/1
Akış hızı	15 ila 25 sn/50 g	ASTM B213
Artık oksijen içeriği	0,1% maks.	AMS 4999B
Kalıntı azot içeriği	0,04% maks.	AMS 2769E
Artık karbon içeriği	0,03% maks.	AMS 2769E

Boyut Dereceleri ve Mesh: Mesh boyutu elek sınıflandırmalarını ifade eder. Tipik toz boyutu -140 ila +325 mesh arasında değişir. 100 ile +325 mesh arasında daha ince dağılım, yoğunluğu ve yüzey kalitesini iyileştirir.

Kimya Uygunluğu: Sınıf spesifikasyonuna (AMS, ASTM) göre doğrulanmış elemental bileşim. Beklenen mekanik performans için kritiktir.

Nem İçeriği: Alüminyum ve titanyum gibi reaktif malzemeler için özellikle önemlidir. Hem ASTM B964 hem de ISO 22068 standartlarına göre 0,1% ile sınırlıdır. Uygun sızdırmazlık ve kuru depolama ile kontrol edilir.

Kirletici Seviyeleri: Magnezyum, Silikon, Fosfor, Sülfür, Kurşun, inert gaz atomizasyonu ve uygun kullanım yoluyla milyonda bir (ppm) düşük seviyelerle sınırlandırılmıştır.

Geri Dönüştürülmüş Toz Uygunluğu: Baskı sırasında geri kazanılan toz yakından izlenir. ASTM F3055 ve ISO/ASTM52904 standartlarına göre sıkı kimya kontrolü ile genellikle 30% ile sınırlıdır.

3D Baskı Metal Tozu Tedarikçileri Nasıl Farklılaşıyor?

Karşılaştırma Temeli	Geleneksel Üreticiler	Özel AM Toz Üreticileri
Odaklanma	Genel toz metalurjisi uygulamaları	AM süreçleri için özel olarak geliştirilmiştir
Alaşım Sınıfları	Sadece standart kompozisyonlar	AM için uyarlanmış özel alaşımlar
Kalite uygunluğu	Rahat, sadece temel özellikler	Son derece sıkı - kimya, parçacık şekli/büyüklüğü
Yüzey kalitesi	Kritik değil, gaz atomizasyonu isteğe bağlı	Düzgün parçacık morfolojisi zorunlu
Fiyat	Yüksek hacimler nedeniyle daha düşük	Daha katı gereklilikler nedeniyle daha yüksek
Sipariş Ölçüleri	Büyük toplu miktarlar	Uygulamaya bağlı olarak 5 kg'a kadar düşük
Özelleştirme için değişiklikler	Yüksek MOQ'lar, uzun teslim süreleri gerektirir	Hızlı formül değişiklikleri, hızlı üretim
Katma değerli hizmetler	Temel	Uçtan uca tasarım optimizasyonu, parametre geliştirme, hızlı örnekleme, işlem sonrası, geri dönüşüm

AM Toz Uzmanlarının Temel Farklılaştırıcıları:

• Her bir AM sürecine göre uyarlanmış kontrollü boyut dağılımına sahip yüksek küresel tozlar
  -Süreç değişkenliğini sınırlamak için normal ASTM spesifikasyonlarının önemli ölçüde ötesinde kimya kontrolü
• Alaşımları özelleştirebilme ve yoğunluk, sertlik vb. özellikleri değiştirebilme
• Toz yaşam döngüsü yönetimi: yeniden kullanım, harmanlama, geri dönüşüm, depolama ve güvenli elleçleme
• Düşük minimum sipariş miktarları ve daha hızlı teslimat süreleri
• Uçtan uca tasarım ve baskı hizmetleri - en iyi kalite için parametre optimizasyonu

Özel Notlar Ticari Açıdan Anlamlı Olduğunda

Prototipler için geleneksel alaşımlar yeterli olabilir, ancak özel tozlar son kullanım üretim uygulamaları için çok daha üstün mekanik özellikler sunar. Yüksek maliyetler, daha uzun ömürlü bileşenler gibi performans kazanımlarıyla hızla dengelenir.

Metal Tozları için Tedarikçi Fiyat Değişimleri

Fiyat Sürücüleri:

• Ana malzeme ve saflık derecesi
• Daha katı kimya gereksinimleri
• Kalite uygunluk seviyeleri
• Test ve belgelendirme
• Sipariş hacimleri
• Ek hizmetler - uygulama geliştirme, parametre optimizasyonu, parça işleme sonrası, toz ıslahı ve yeniden kullanımı

Maliyet Azaltma Fırsatları:

Daha büyük sipariş boyutları, toz geri dönüşümü, tam zamanında teslimat için envanter planlaması, test standardizasyonu, kritik olmayan uygulamalar için daha rahat spesifikasyonlar, süreç otomasyonu

Tipik Fiyat Aralıkları:

Malzeme	Kg Başına Fiyat
Alüminyum AlSi10Mg	$55 – $120
Titanyum Ti6Al4V	$350 – $850
Nikel Inconel 718	$120 – $500
Paslanmaz Çelik 316L	$90 – $240
Kobalt Krom CoCrMo	$270 – $620
Bakır CuSn10	$30 – $100
Takım Çeliği H13	$70 – $190

Masif Barstock ile Maliyet Karşılaştırması:

Düşük hacimlerde katkılı olarak üretilen küçük ve orta ölçekli parçalar için metal tozları, yüksek temel malzeme fiyatlarına rağmen parça başına önemli maliyet tasarrufu sağlar.

Başabaş noktasına, 0,5 kg'dan daha ağır bileşenler için 50-100 parça gibi düşük üretim hacimlerinde ulaşılabilir. Bu avantaj, 5 kg'ı aşan daha büyük bileşenler için önemli ölçüde genişler.

Azaltılmış işleme ve minimum son işlem, eksiltici tekniklere kıyasla ek maliyet avantajları sağlar.

3D Baskı Metal Tozlarının Tedarik Edilmesi

Temel Tedarikçi Değerlendirme Kriterleri:

• Malzeme çeşitliliği ve uyumlu kaliteler
• Toz kalite sertifikaları
• Tedarik güvenilirliği ve minimum sipariş miktarları
• Özel alaşım geliştirme yetenekleri
• Parametre optimizasyonu, tozun yeniden kullanımı, post-processing gibi katma değerli hizmetler.
• Genel maliyet tasarrufu sağlandı

Güvenli Kullanımla İlgili Hususlar

Diğer metal üretim süreçlerinde olduğu gibi, güvenlik sorunları ortaya çıkabilir:

Tehlike	Önlemler
Yangın/Patlama	Oksidasyonu önlemek için toz elleçleme sırasında inert gaz kullanımı; ateşleme kaynaklarını ortadan kaldırmak
Toksisite	Solunmasını önlemek için toz emme, solunum maskeleri kullanın
Reaktivite	Alüminyum/titanyum gibi reaktif tozları inert separatörlerle izole edin

Riskleri en aza indirmek için toz yükleme, çalıştırma, temizleme ve depolama sırasında özel dikkat gösterilmelidir. Toz konteynerleri elektriksel olarak topraklanmalıdır.

Önemli Çıkarımlar

• 3D metal tozları AM süreçleri için gerekli olan belirli boyut, şekil ve kimyasal özellikleri sergiler. Yaygın malzemeler arasında alüminyum, titanyum, paslanmaz çelik, Inconel süper alaşımları, takım çeliği ve kobalt krom bulunur.
• Endüstriler, optimize edilmiş hafif tasarımlardan, parça konsolidasyonundan ve geleneksel imalata kıyasla performans kazanımlarından yararlanır.
• Uzman tedarikçiler kritik toz özelliklerini sıkı bir şekilde kontrol eder ve özel alaşımların yanı sıra uygulama gereksinimlerine uygun hizmetler sunar. Bu, daha düşük miktarlar aracılığıyla genişletilmiş benimseyen erişimine olanak tanır.
• Reaktivite/yanıcılık tehlikeleri göz önünde bulundurularak uygun elleçleme ve bertaraf süreçleri gereklidir.
• Ön maliyetler, orta ölçekli bileşenler için 50-100 adet gibi düşük üretim hacimlerinde tasarım ve üretim avantajlarıyla dengelenir.

SSS

S: Metal tozları nasıl üretilir?

C: Gaz atomizasyonu, erimiş metal akışının inert gaz jetleri kullanılarak damlacıklar halinde parçalandığı en yaygın tekniktir. Küresel partiküller, su veya yağ söndürme işleminin yardımıyla kontrollü boyutlarda hızla katılaşır. Plazma atomizasyonu da kullanılmaktadır.

S: Yaygın metal 3D baskı için hangi boyuttaki tozlar idealdir?

C: 10 mikron ila 45 mikron toz boyutu aralığı, EOS, Concept Laser vb. popüler yazıcılar için çözünürlük, yüzey kalitesi ve üretim hızı arasında en iyi dengeyi sağlar.

S: Kullanılmayan metal tozu uygun şekilde saklandığında ne kadar süre dayanabilir?

C: Nem geçirmez bir kapta, kurutucu torbalarla birlikte ASTM standartlarına göre 20 C'nin altında 10 yıla kadar. Kuru nitrojenle temizleme daha da uzun süre kullanım sağlar.

S: Metal baskı tozları yeniden kullanılabilir mi?

C: Evet, kullanılmayan toz 30% oranına kadar analiz edildikten sonra toplanabilir ve taze stokla karıştırılabilir. Bu, genel parça maliyetlerini düşürür ancak ASTM F3055 standardına göre kimya ve partikül boyutu dağılımı eşiklerinin karşılanması gerekir.

S: Malzeme seçimi 3D metal baskı maliyetlerini artırıyor mu?

C: Evet, titanyum ve nikel süper alaşımları, yüksek hammadde maliyetleri nedeniyle paslanmaz çeliğe göre 3-5 kat fiyat primine sahiptir. Sınırlı rekabetçi kaynaklar da çeliklere karşı katkıda bulunur.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin