3D Baskı Tozları

Katmanlı üretim (AM) olarak da bilinen 3D baskı, ardışık katmanlama yöntemleriyle üç boyutlu bileşenler oluşturmak için özel tozlar kullanır. Bu kılavuz, 3D baskı için tozlar hakkında derinlemesine bir referans sunar - türleri, özellikleri, spesifikasyonları, üretim yöntemlerini, ana tedarikçileri ve fiyatları, sektörler arası uygulamaları, alternatiflerle karşılaştırmaları, SSS'leri ve daha fazlasını araştırır.

Genel Bakış 3D Baskı Tozları

3D baskı tozları, plastik, metal ve seramik platformlarında katkılı parça üretimine olanak sağlayan hammadde hammaddeleridir. Temel özellikler:

• Durum: Ultra ince partiküllü tozlar
• Boyut aralığı: Tipik olarak 10-150 mikron
• Morfoloji: Çoğunlukla küresel parçacık şekli
• Bileşim: Polimer, metal alaşım, seramik, kumtaşı karışımları
• Temel özellikler: Tasarlanmış partikül boyutu dağılımı, akışkanlık, paket yoğunluğu ve mikroyapı

Toz fiziksel özelliklerinin ve termal/kinetik baskı süreçleriyle etkileşimlerinin sıkı kontrolünden yararlanarak 3D baskı tozları, başka türlü elde edilemeyecek karmaşık parça geometrilerini ve malzeme bileşimi gradyanlarını kolaylaştırır.

3D Baskı Tozu Çeşitleri

Kategori	Malzemeler	Baskı Yöntemi
Plastikler	Naylonlar, ABS, TPU, PEKK, PEEK...	Seçici lazer sinterleme (SLS)
Metaller	Paslanmaz, takım çelikleri, titanyum ve alaşımları, süper alaşımlar...	Doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS)
Seramikler	Alümina, zirkonya, silisyum karbür	Bağlayıcı püskürtme, erimiş biriktirme modelleme
Kompozitler	Metal/plastik karışımları, kumtaşı karışımları	Çoklu jet füzyonu (MJF), bağlı metal biriktirme
Biyo-uyumlu	PEEK, PLGA, TCP...	Seçici lazer eritme (SLM)

Tablo 1: Ticari 3D baskı tozları için başlıca kategoriler, malzemeler ve ilgili baskı platformları

Polimer, metal, seramik ve kompozit tozlar havacılık, otomotiv, tıp, dişçilik ve endüstriyel pazarlarda son kullanım parçalarının üretimini destekler.

Üretim Yöntemleri

Yöntem	Açıklama	Malzeme Uygunluğu	Avantajlar	Dezavantajlar
Atomizasyon	Bu şemsiye terim, erimiş metali ince parçacıklara ayıran çeşitli teknikleri kapsar. Erimiş metal, bir nozül aracılığıyla yüksek basınçlı bir gaz veya su akışına zorlanır ve damlacıklar hızla küresel parçacıklar halinde katılaştırılır.	Metaller (Demir, Alüminyum, Titanyum Alaşımları)	– Yüksek üretim hızı – Tutarlı parçacık boyutu ve şekli – İyi toz akışkanlığı	– Yüksek enerji girişi gerektirir – Parçacıklar üzerinde oksit oluşma potansiyeli – Belirli malzemelerle sınırlıdır
Gaz Atomizasyonu	Erimiş metali parçalamak için bir inert gazın (tipik olarak nitrojen) kullanıldığı en yaygın atomizasyon yöntemi.	Atomizasyona benzer, ancak genel olarak daha iyi yüzey kalitesi ve parçacık boyutu üzerinde daha sıkı kontrol.	– Diğer atomizasyon yöntemlerine göre üstün toz kalitesi – Reaktif metaller için uygundur	Atomizasyona benzer ancak ekipman maliyeti daha yüksektir
Su Atomizasyonu	Erimiş metali parçalamak için yüksek basınçlı su jeti kullanılır. Gaz atomizasyonundan daha uygun maliyetlidir ancak daha az küresel parçacık üretir.	Bazı metaller (Demir, Bakır) ve bazı polimerler	– Gaz atomizasyonundan daha düşük maliyet – Neme duyarlı olmayan malzemeler için çok uygundur	– Daha düşük toz kalitesi (düzensiz şekiller) – Yüksek performanslı uygulamalar için ideal olmayabilir
Plazma Atomizasyonu	Bir elektrik arkı, hammadde malzemesini (metal tel veya toz) erimiş duruma kadar ısıtır. Erimiş metal daha sonra bir nozuldan dışarı atılır ve bir plazma hamlacı kullanılarak atomize edilir.	Geniş malzeme yelpazesi (metaller, alaşımlar, seramikler)	– Yüksek erime noktasına sahip malzemeleri işleyebilir – Kompozit tozlar oluşturmak için uygundur	– Karmaşık ve yüksek maliyetli süreç – Sıkı güvenlik önlemleri gerektirir
Mekanik Pulverizasyon	Dökme malzemeyi öğüterek veya öğüterek ince toz haline getiren fiziksel bir işlem.	Gevrek malzemeler (seramikler, bazı polimerler)	– Diğer yöntemlere göre daha basit ve daha düşük maliyetli kurulum	– Parçacık boyutu ve morfolojisi üzerinde sınırlı kontrol – Öğütme sırasında yabancı maddeler ortaya çıkabilir
Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)	Gaz halindeki öncüllerin, tohum parçacığı üzerinde katı bir çökelti oluşturacak şekilde reaksiyona girdiği kimyasal bir işlem.	Metaller, seramikler ve bazı gelişmiş malzemeler	– Parçacık bileşimi üzerinde yüksek saflık ve hassas kontrol – Karmaşık geometriler oluşturabilir	– Sınırlı üretim oranıyla yavaş süreç – Yüksek sermaye yatırımı
Elektrolitik Atomizasyon	Bir metal anotun iyonlara ayrıştırılması için bir elektrolitik hücre kullanılır. İyonlar daha sonra katotta elektronlarla birleşerek metal parçacıkları oluşturur.	Metaller	– Çevre dostu proses (yüksek sıcaklıklardan kaçınır) – Neme duyarlı malzemeler için uygundur	– Atomizasyon yöntemlerine göre daha düşük üretim hızı – Belirli elektrolitler ve anot malzemeleriyle sınırlıdır
Sferoidizasyon	Diğer yöntemlerle üretilen düzensiz şekilli tozların şeklini iyileştirmek için kullanılan ek bir işlem. Parçacıkların küreler halinde toplanmasını teşvik etmek için ısıl işlem veya kimyasal işlemler içerir.	Çoğu toz türü (metaller, polimerler, seramikler)	– Tozun akışkanlığını ve paketleme yoğunluğunu artırır – Basılabilirliği artırır	– Ekstra bir işlem adımı ekler – Tüm uygulamalar için gerekli olmayabilir

Özellikleri 3D Baskı Tozları

Mülkiyet	Açıklama	3D Baskı için Önemi	Örnekler ve Hususlar
Partikül Boyutu ve Dağılımı	Bireysel toz parçacıklarının boyutundaki değişimi ve farklı boyut aralıklarındaki genel yayılmayı ifade eder. Mikrometre (μm) cinsinden ölçülür.	Basılabilirlik, çözünürlük ve son parça yoğunluğunda çok önemli bir rol oynar. – Çok büyük: akışkanlığın engellenmesi, eşit olmayan yayılma ve tırmıklanma kusurları potansiyeli. – Çok küçük: Artan yüzey alanı topaklanmaya ve zayıf paketlemeye yol açarak mukavemeti etkileyebilir.	– SLS (Seçici Lazer Sinterleme): Ayrıntılı özellikler için genellikle daha ince tozları (20-80 µm) tercih eder. – MJF (Çoklu Jet Füzyonu): Mürekkep püskürtme teknolojisinin akış sınırlamalarının üstesinden gelme yeteneği nedeniyle biraz daha büyük parçacıklar (50-100 µm) kullanılabilir. – Metal tozları: Sıkı dağıtım (dar aralık), son kısımda iyi paketleme yoğunluğu ve minimum gözeneklilik için idealdir.
Parçacık Morfolojisi	Tek tek toz parçacıklarının şekli.	Parçacıkların ne kadar iyi bir araya toplandığını, akışkanlığını ve son parçanın yüzey kalitesini etkiler. – Küresel: Güçlü ve tekdüze parçalara yol açan en iyi paketleme yoğunluğunu ve akışkanlığını sunun. – Düzensiz şekiller: Mukavemeti ve yüzey kalitesini potansiyel olarak etkileyebilecek boşluklar ve tutarsızlıklar yaratabilir.	– Plastik tozlar: Optimum basılabilirlik için genellikle küresel veya küresele yakın. – Metal tozları: Metale ve üretim yöntemine bağlı olarak değişiklik gösterebilir. Küresel morfolojiler tercih edilir ancak atomizasyon gibi işlem sonrası tekniklerle elde edilebilir.
Akışkanlık	Tozun kendi ağırlığı altında veya minimum kesme kuvvetiyle akma kolaylığı.	Baskı sırasında tutarlı malzeme birikimi ve eşit katman oluşumu için kritik öneme sahiptir. – İyi akışkanlık: Düzgün yayılmayı sağlar ve katman kusurları riskini en aza indirir. – Zayıf akışkanlık: Düzensiz birikime, tutarsızlıklara ve olası yazdırma sorunlarına yol açabilir.	– Dar parçacık boyutu dağılımına sahip tozlar parçacık boyutu girişiminin daha az olması nedeniyle daha iyi akma eğilimindedir. – Katkı maddeleri ve yüzey işlemleri Parçacıklar arasındaki sürtünmeyi azaltarak akışkanlığı geliştirmek için kullanılabilir.
Paketleme Yoğunluğu	Toz parçacıklarının ne kadar sıkı bir şekilde bir araya getirilebileceğinin ölçüsü. Tozun kapladığı toplam hacmin yüzdesi olarak ifade edilir.	Yazdırılan parçanın son yoğunluğunu, gücünü ve boyutsal doğruluğunu etkiler. – Yüksek paketleme yoğunluğu: Geliştirilmiş mekanik özelliklere ve boyutsal hassasiyete sahip daha yoğun parçalara yol açar. – Düşük paketleme yoğunluğu: Daha yüksek gözenekliliğe sahip, potansiyel olarak daha zayıf ve boyutsal olarak daha az doğru olan parçalarla sonuçlanır.	– Parçacık şekli önemli bir rol oynar. Küresel parçacıklar düzensiz şekillerden daha verimli bir şekilde paketlenir. – Bağlayıcı Püskürtme gibi işlemler Bağlayıcının uygun şekilde sızmasını sağlamak için biraz daha düşük paketleme yoğunluklarından faydalanılabilir.
Sinterlenebilirlik	Toz parçacıklarının 3D baskı işlemi sırasında genellikle ısı veya lazer enerjisi yoluyla kaynaşması veya birbirine bağlanması yeteneği.	Güçlü ve işlevsel baskılı parçalar elde etmek için gereklidir. – İyi sinterlenebilirlik: Parçacıklar arası güçlü bağlanmayı mümkün kılarak sağlam ve işlevsel parçalara yol açar. – Zayıf sinterlenebilirlik: Bağlantıların zayıflamasına ve stres altında potansiyel parça arızasına neden olabilir.	– Malzeme bileşimi: Metaller, yüksek sıcaklıklarda güçlü bağlar oluşturma yeteneklerinden dolayı genellikle iyi bir sinterlenebilirliğe sahiptir. – Polimer tozları Bağlanmayı güçlendirmek için sıklıkla özel katkı maddeleri veya işlem sonrası adımlar (örn. sinterleme fırınları) gerekir.
Kimyasal Bileşim	Toz malzemenin temel yapısı.	Basılı parçanın dayanıklılık, ısı direnci ve biyouyumluluk gibi nihai özelliklerini belirler. – Malzeme seçimi İstenilen uygulama ve işlevsel gereksinimlere göre çok önemlidir. – Tozlar karıştırılabilir belirli özelliklerin elde edilmesi (örneğin, gelişmiş dayanıklılık/ağırlık oranı için metallerin birleştirilmesi).	– Metal tozları titanyum gibi saf metallerden özel özelliklere sahip karmaşık alaşımlara kadar değişebilir. – Polimer tozları tıbbi uygulamalara yönelik naylonları, poliamidleri ve biyouyumlu malzemeleri içerebilir.
Termal Özellikler	Toz malzemenin erime noktası, termal iletkenlik ve termal genleşme katsayısı dahil olmak üzere değişen sıcaklıklar altındaki davranışı.	Baskı ve işlem sonrası sırasında boyutsal kararlılık, bükülme ve ısı bozulması gibi etki faktörleri. – Kontrollü ısıtma Malzemenin termal limitlerinin aşılmaması ve parça kusurlarına neden olmaması önemlidir. – Toz ve yapı platformunun termal özelliklerinin eşleştirilmesi bükülmeyi en aza indirir ve boyutsal doğruluk sağlar.	– Metal tozları genellikle yüksek erime noktalarına sahiptir ve SLM (Seçici Lazer Eritme) gibi lazer bazlı işlemler sırasında hassas sıcaklık kontrolü gerektirir. – Polimer tozları daha düşük sıcaklıklarda yumuşayabilir veya eriyebilir,

3D Baskı Tozu Özellikleri

Mülkiyet	Açıklama	Yazdırılabilirlik ve Parça Kalitesi Üzerindeki Etki	Malzeme Örnekleri
Partikül Boyutu ve Dağılımı	Bireysel parçacık çaplarını ve toz içindeki değişimi ifade eder. Mikron (μm) cinsinden ölçülür.	İnce tozlar (< 50 µm) yüksek çözünürlük ve yüzey kalitesi sunar ancak akması zor olabilir ve özel işlem gerektirebilir. Daha kalın tozlar (> 100 µm) akışkanlığı artırır ancak ayrıntıları sınırlayabilir ve yüzey pürüzlülüğünü artırabilir. Dar boyut dağılımı tutarlı paketleme ve yazdırma davranışı sağlar.	Polimerler: Naylon (15-75 µm), Polipropilen (40-100 µm)
Parçacık Morfolojisi	Tek tek toz parçacıklarının şekli.	Küresel parçacıklar serbestçe akar ve verimli bir şekilde paketlenir, bu da iyi bir basılabilirlik sağlar. Düzensiz şekiller parçacıklar arası bağı geliştirebilir ancak akış sorunlarına neden olabilir ve özel baskı teknikleri gerektirebilir.	Polimerler: Üretim süreçleri nedeniyle genellikle küreseldir.
Görünen Yoğunluk ve Paketleme Yoğunluğu	Görünür yoğunluk, tozun gevşek, dökülmüş haldeki birim hacim başına ağırlığıdır. Paketleme yoğunluğu, kılavuz çekme veya titreşimden sonra elde edilebilecek maksimum yoğunluktur.	Görünür yoğunluk toz akışını ve taşınmasını etkiler. Paketleme yoğunluğu, basılan parçanın nihai yoğunluğunu ve mekanik özelliklerini etkiler. Daha yüksek paketleme yoğunluğu genellikle daha güçlü parçalara yol açar.	Polimerler: Görünür yoğunluk (0,3-0,8 g/cm³), Paketleme yoğunluğu (0,5-0,9 g/cm³)
Akışkanlık	Tozun yerçekimi altında veya minimum çalkalamayla akma kolaylığı.	Baskı sırasında tozun düzgün şekilde yayılması için iyi akışkanlık çok önemlidir. Zayıf akışkanlık, katman tutarsızlıklarına ve baskı kusurlarına yol açabilir.	Polimerler: Küresel morfolojileri nedeniyle genellikle serbest akışlıdır. Akışkanlığı arttırmak için katkı maddeleri kullanılabilir.
Nem İçeriği	Toz parçacıklarının içinde hapsolmuş su buharı miktarı.	Aşırı nem, yazdırma sırasında buhar patlaması veya tutarsız erime davranışı gibi sorunlara neden olabilir. Çoğu toz sıkı nem kontrolü gerektirir.	Polimerler: Hidrolizi önlemek ve tutarlı yazdırma davranışı sağlamak için genellikle çok düşük nem içeriği (< 0,1 wt%).
Kimyasal Bileşim ve Saflık	Tozun temel yapısı ve herhangi bir yabancı maddenin varlığı.	Kimyasal bileşim, basılan parçanın nihai özelliklerini belirler. Kirlilikler basılabilirliği, mekanik performansı ve yüzey kalitesini etkileyebilir.	Polimerler: Tutarlı özellikler ve basılabilirlik sağlamak için yüksek saflıkta malzeme kullanılır.
Termal Özellikler	Polimerler için erime noktası, camsı geçiş sıcaklığı (Tg) ve termal iletkenlik.	Termal özellikler, baskı işlemi parametrelerini ve basılan parçanın son mikro yapısını etkiler.	Polimerler: Erime noktası ve Tg, lazer gücü veya yatak sıcaklığı gibi yazdırma parametrelerini ayarlamak için çok önemlidir.

3D Baskı Tozu Tedarikçileri

Malzeme	Anahtar Uygulamalar	Temsilci Tedarikçiler	Dikkate Alınması Gerekenler
Polimer Tozları	– Prototip oluşturma – Fonksiyonel parçalar – Tıbbi cihazlar – Tüketim malları	* Poliamid (Naylon): BASF, Evonik, Arkema * Polilaktik Asit (PLA): NatureWorks, ExxonMobil Kimyasal, DuPont * Polipropilen (PP): Kraliyet DSM, SABIC, Repsol	* Parçacık boyutu ve dağılımı basılabilirliği ve son parça özelliklerini etkiler. * Isıya dayanıklılık, esneklik ve biyouyumluluk gibi malzeme özellikleri farklılık gösterir. * İşlem sonrası tekniklerle kimyasal uyumluluğu göz önünde bulundurun.
Metal Tozları	– Havacılık bileşenleri – Otomotiv parçaları – Tıbbi implantlar – Aletler ve kalıplar	* Titanyum Alaşımları: AP Toz Şirketi, Höganäs, GE Katkı Maddesi * Paslanmaz Çelik: Marangoz Eklemeli Üretim, SLM Çözümleri, EOS GmbH * Alüminyum Alaşımlar: Rio Tinto Alcan, DLP Üretimi, Exone	* Toz morfolojisi (şekli) akışkanlığı ve paketleme yoğunluğunu etkiler. * Tane boyutu son parçanın mekanik özelliklerini etkiler. * Reaktif metal tozlarıyla çalışırken güvenlik protokolleri çok önemlidir.
Kompozit Tozlar	– Yüksek mukavemetli hafif yapılar – İletken bileşenler – Gelişmiş özelliklere sahip biyouyumlu implantlar	* Polimer-Metal Kompozitler: LPW Teknolojisi, Markforged, Masaüstü Metal * Seramik-Metal Kompozitler: Sandvik Hyperion, Ekstrüzyon Hone, Plazma Tekniği * Polimer-Karbon Fiber Kompozitler: Stratasys, Masaüstü Metal, Henkel	* Seçim, özelliklerin (mukavemet, iletkenlik, biyouyumluluk) istenen kombinasyonuna bağlıdır. * Farklı malzemeler arasındaki arayüz, optimum performans için dikkatli bir değerlendirme gerektirir. * Tek malzemeli tozlara göre baskı parametrelerinin ayarlanması gerekebilir.

Uygulamaları 3D Baskı Tozları

Baskı tozları, sektörler arasında karmaşık, özelleştirilmiş parça geometrilerini benzersiz bir şekilde kolaylaştırır:

Endüstri	Örnek Bileşenler	Avantajlar
Havacılık ve Uzay	Türbin kanatları, roket nozulları, İHA şasileri	Ağırlık azaltma, performans artışı
Tıbbi	Hasta uyumlu implantlar, protezler	Kişiselleştirilmiş boyutlandırma, biyo-uyumluluk
Otomotiv	Isı eşanjörleri, hafif şasi elemanları	Parça konsolidasyonu, verimlilik
Endüstriyel	Özel üretim takımlar, jigler	Kısaltılmış geliştirme zaman çizelgeleri

Tablo 5: 3D baskı tozu özelliklerinden yararlanan başlıca kullanım alanı sektörleri

Tasarımları hızla yineleme ve kısa tirajlı baskıları ekonomik olarak gerçekleştirme yeteneği, son kullanım parçası inovasyonuna olanak tanır.

Toz Bazlı 3D Baskının Artıları ve Eksileri

Artıları	Eksiler
Yüksek Doğruluk ve Çözünürlük	Toz İşleme ve Güvenlik
Geniş Malzeme Yelpazesi	Sınırlı Yapı Boyutu
Minimal Destek Yapıları	İşlem Sonrası Gereksinimler
Hızlı Üretim Oranları	Yüksek İlk Yatırım

SSS

S: Metal 3D baskı tozları için en iyi partikül boyutu aralığı hangisidir?

C: 10-45 mikron, iyi bir paketleme ve yayılmayı kolaylaştırırken, toz işleme etrafında ultra ince tozlarla ilgili zorluklardan kaçınır. Çoğu alaşım 30±15μm dağılımda iyi performans gösterir.

S: Hangi polimer tozu 3D baskı işlemi en iyi mekanik performansı sunar?

C: Seçici lazer sinterleme (SLS), mükemmel füzyon ve ince özellik üretimine olanak tanıyarak enjeksiyon kalıplama işlemlerine rakip olan veya onları aşan yüksek performanslı plastik parçalar yaratır.

S: Kullanılmayan 3D baskı tozu depoda ne kadar süre dayanabilir?

C: Serin ve kuru bir ortamda kurutucu ile nemden korunarak saklanan tozlar en az 12 ay boyunca akış özelliklerini korur. Açılmış tozlar bile kayda değer bir bozulma olmadan 6+ ay dayanır.

S: Başlangıç tozunun kalitesi basılı parça özelliklerini önemli ölçüde etkiler mi?

C: Evet, toz kimyası saflığı ve toz özelliklerinin yeterli kontrolü, nihai parçanın mekanik özelliklerini, estetiğini, boyutsal doğruluğunu ve performans güvenilirliğini büyük ölçüde belirler.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin