Katmanlı Üretim Tozları

İçindekiler

Genel Bakış Katmanlı Üretim Tozları

Katmanlı üretim tozları, seçici lazer eritme (SLM), doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS), elektron ışını eritme (EBM) ve bağlayıcı püskürtme gibi 3D baskı teknikleri için özel olarak toz formunda üretilen metal alaşımlı malzemeleri ifade eder. Optimize edilmiş partikül boyutu dağılımları, morfoloji, kimya ve toz özellikleri, son kullanım bileşenlerine hassas, katman katman füzyonu kolaylaştırır.

Tablo 1: Katmanlı Üretim Toz Özelliklerine Genel Bakış

ÖznitelikAçıklama
Hammadde MalzemesiKüresel metal alaşım parçacıkları
Üretim YöntemleriGaz atomizasyonu, elektroliz, karbonil
Kullanılan MalzemelerTitanyum, alüminyum, paslanmaz çelikler, süper alaşımlar, takım çelikleri
Parçacık Boyutları10 - 45 mikron tipik
Anahtar ÖzelliklerAkışkanlık, yoğunluk, mikroyapı, saflık
Birincil UygulamalarHavacılık ve uzay, medikal, otomotiv, endüstriyel

Parçacık şekli, boyut dağılımı, kimya ve mikro yapı gibi özelliklerin dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi sayesinde, AM tozları düzgün bir şekilde akar, yoğun bir şekilde paketlenir ve geleneksel üretim yollarına uyan veya bunları aşan mekanik özelliklere sahip karmaşık, sağlam metalik bileşenler oluşturmak için katman katman tutarlı bir şekilde kaynaşır.

additive manufacturing powders

AM için Metal Tozu Üretim Yöntemleri

Katkı tozları, AM süreçlerinin gerektirdiği istenen kimya, tane oluşumu, yüzey morfolojisi, gözeneklilik seviyeleri ve parçacık dağılımı özelliklerine sahip ince küresel tozlar üretmek için birkaç birincil üretim yolu kullanır.

Tablo 2: Katmanlı İmalat Toz Üretim Yöntemlerinin Karşılaştırılması

YöntemAçıklamaArtılar/Eksiler
Gaz atomizasyonuYüksek basınçlı gaz erimiş metal akışını damlacıklara ayırırTek tip partiküller, alaşım esnekliği dezavantajı daha yüksek maliyet
Plazma atomizasyonuElektrot arkı metalleri eritir/parçacıklara ayırırÇok küresel toz, küçük partiler
Hidrit-dehidritAlaşım tozu hidrojen emilimi yoluyla bozulduİyi akışkanlığa ancak düşük yoğunluğa sahip çok ince tozlar
ElektrolizAnottan toz haline getirilmiş metal hammaddesiDaha düşük maliyetli ancak düzensiz pul pul şekiller

AM donanım kapasitesi 20 mikrona kadar daha ince çözünürlüklere izin verecek şekilde geliştikçe, 15 ila 45 mikron arasında merkezlenen daha sıkı toz partikül boyutu dağılımları hayati önem kazanıyor ve yoğun paketleme ve pürüzsüz tırmıklama için ideal olan küresel meteoritik tozu kolaylaştıran daha fazla gaz ve plazma atomizasyonu benimsenmesini gerektiriyor.

Üretim rotasının amaçlanan AM süreci gereksinimleriyle eşleştirilmesi, performans ödünlerini dengeleyen optimum toz spesifikasyonlarını sağlar.

Metal katkılı üretim tozlarının türleri

Toz formunda üretilen çeşitli metal alaşımları, parça konsolidasyonunu kolaylaştıran gelişmiş tasarım özgürlüğü ve döküm veya işleme sınırlarının ötesinde yüksek özellik performansı sayesinde artık ucuz polimerlerden pahalı refrakter süper alaşımlara kadar AM tekniklerinde yaygın olarak benimsenmektedir.

Tablo 3: AM için Kullanılan Yaygın Metal Tozu Malzemeleri

Malzeme SınıfıAlaşım ÇeşitleriAçıklama
Alüminyum alaşımlarAlSi10Mg, AlSi7MgHavacılık ve uzay, otomotiv sektörlerinde hafifletme
Titanyum alaşımlarıTi-6Al-4V, Ti 6Al4V ELIYüksek mukavemetli havacılık ve biyomedikal implantlar
Paslanmaz çelikler304L, 316L, 17-4PHDenizcilik donanımı için korozyon direnci
Takım çelikleriH13, Maraging 300Aşırı sertlikte kesici takımlar ve kalıplar
Nikel SüperalaşımlarInconel 718, Inconel 625Havacılık ve uzay motorları gibi turbo makineler
Egzotik alaşımlarBakır, kobalt krom, tungstenÖzel kompozisyonlar sınırları zorluyor

Optimize edilmiş toz yatağı füzyon ortamı, geleneksel üretim engellerinin ötesinde geleneksel olarak zorlu malzeme bileşimlerinin işlenmesini kolaylaştırır. Bu, elektronik ambalaj termal yönetim ihtiyaçları, zorlu ortamlar için petrol ve gaz vanaları ve pompaları, otomobil yarış bileşenleri ve uydu donanımı genelinde yeniliklere olanak tanır.

Ağırlık, maliyet, mukavemet ve çevresel uyumlulukla ilgili tasarım önceliklerine göre optimum alaşım seçeneklerinin dikkatlice seçilmesi, eski süreçlerle kıyaslanamayacak ideal yüksek performanslı katkı parçalarını kolaylaştırır.

Katmanlı üretim tozlarının temel özellikleri

Yoğun, hatasız baskılı bileşenler elde etmek için kritik önem taşıyan düzgün ve etkili malzeme birikimini sağlamak amacıyla, eklemeli üretim toz ürünlerinin akış özellikleri, görünür yoğunlukları, artık gözeneklilikleri, mikro yapıları ve kirlenme limitleri ile ilgili katı gereklilikleri karşılaması gerekir.

Tablo 4: Tipik Metal AM Toz Özellikleri

KarakteristikTipik DeğerlerTest YöntemleriÖnem
Toz morfolojisiPürüzsüz, neredeyse küreselSEM görüntülemeToz yatağı paketleme ve akış
Parçacık boyutu dağılımı10μm - 45μmLazer kırınım analiziKatman çözünürlükleri, yapı hızları
Görünür ve musluk yoğunluklarıSırasıyla 65-80% / 80-92%Hall akış ölçer ile gravimetrik ölçümlerBaskı çözünürlüğü ve kalitesi
Akış hızları50 g için 23-33 snZamanlanmış huni testleriToz yayma performansı
Artık gözeneklilik<1%Gaz piknometrisiYoğunluk ve mekanik özellikler
Ox/N kirlenmesi<1000 ppm / <500 ppmİnert gaz analiziTozun yeniden kullanımı, proses içi çatlamayı önleme

Gelişmiş enstrümantasyon kullanarak üretimde kritik toz özelliklerini doğrulamak, gerçek zamanlı istatistiksel süreç ayarlamaları kullanarak partiden partiye özellik sapmalarının üstesinden gelmeyi ve tekrarlanabilirliği kolaylaştırır.

Sıkı makine toleranslarına karşı istikrarlı oluşturma süreçlerine sahip iyi karakterize edilmiş tozun eşleştirilmesi, güvenilir AM üretim çalışmaları sağlar.

Metal katkılı üretim tozları için teknik özellikler

AM donanım sistemlerinden yüksek kaliteli bileşenler elde etmek için metal alaşımlı tozların, yalnızca sıkıştırma ve sinterlemeye yönelik geleneksel toz metalürjisine göre daha sıkı kimya kontrollerine ve boyutsal dağılımlara uyması gerekir.

Tablo 5: Tipik Katkı Tozu Spesifikasyon Değerleri

ParametreOrtak AralıkTest YöntemiÖnem
Parçacık boyutu dağılımı15μm - 45μmLazer kırınımıMinimum özellik çözünürlüğünü kontrol eder
Elemental safsızlıklar<1000 ppmICP spektroskopisiToz yeniden kullanım oranları
Görünür yoğunluk65-85% teorikHall akış ölçer ile gravimetrik analizMekanik performansı etkiler
Musluk yoğunluğu80-95% teorikGravimetrik analizKatman paketleme oranları
Salon akış hızı50 g toz için <40 snZamanlanmış huni testiToz yatağı yayılma kıvamı
Parçacık şekli>80% küreselSEM görüntülemeGüç yatağı akışkanlaştırma düzgünlüğü
Artık gözeneklilik<1%Gaz piknometrisiYoğunluk ve mekanik özellikler

Metal AM tozu için geliştirilen gelişmiş Tekdüzelik Katsayısı ve Akış Hızı Oranı formüllerinin izlenmesi, tek başına basit Hall akışına göre daha derin bilgiler sağlayarak güvenilir uygulama performansı sağlar.

Ve boyut dağılımlarını özel olarak uyarlayarak, toz kimyasal malzemeleri, daha ince çözünürlükleri, daha yüksek üretim hızlarını ve AM'nin benimsenmesi için çok önemli olan daha uzun kesintisiz üretim çalışmalarını takip eden süreç iyileştirmelerini aktif olarak kolaylaştırır.

Katmanlı üretim tozları için sınıflar ve standartlar

Katmanlı üretimin havacılık, tıp, otomotiv ve endüstriyel kategorileri kapsayan düzenlenmiş ortamlara girmesiyle birlikte, metal tozlarının belirlenmesi, test edilmesi, sertifikalandırılması ve kontrol edilmesi için standartlaştırılmış yöntemler tekrarlanabilirlik, kalite ve güvenlik açısından hayati önem kazanmaktadır.

Tablo 6: Metal AM Tozları için Gelişen Standartlar

StandartKapsamAmaç
ASTM F3049AM tozlarının karakterizasyonu için standart kılavuzOrtak toz özelliklerini değerlendiren karşılaştırmalı test yöntemlerinin oluşturulması
ASTM F3056Nikel alaşım tozları için şartnameKimya, üretim, tekrar test sıklığı
ASTM F3301AM parçalarına uygulanan ikincil proses yöntemleri için uygulamaKabul edilebilir son işlem tekniklerini belirtin
AS9100 rev DHavacılık ve uzay sektörü onaylı tedarikçilerDüzenlemeye tabi sektörler için kalite sistemleri
ISO/ASTM 52921AM için standart terminoloji - küresel normlarla koordinasyonBirleşik AM toz malzeme terminolojisi ve spesifikasyonlarının sağlanması

AM, sıkı doğrulama ve parça izlenebilirliği gerektiren ticari ve savunma sanayilerine daha fazla nüfuz ettikçe, standartlaştırılmış test uygulamaları, gözetim zinciri belgeleri, parti örnekleme oranları, tesis çevre kontrolü ve personel eğitimi zorunlu hale gelmektedir. Uyumluluk, kullanıcıların tam malzeme soyağacına ve süreç şeffaflığına sahip olmasını sağlayarak kritik uygulamalarda beklenen yeterlilik titizliğini kolaylaştırır.

Devlet kurumları da AM çeşitli pazarlarda ilerledikçe malzeme özellikleri, test teknikleri ve en iyi uygulamalar konusunda devam eden gelişmeleri desteklemektedir. Toz üreticileri, yazıcı OEM'leri ve endüstriyel kullanıcılar arasındaki işbirliği, gerçek dünya performansını ve güvenilirliğini artıran daha iyi kıyaslama yapmaya devam edecektir.

Metal Katkı Tozlarının Uygulamaları

Genişleyen yazıcı sistemi kapasitesi ve AM ihtiyaçları için optimize edilmiş tozların mevcudiyeti sayesinde katmanlı üretim, havacılıktan tüketim mallarına kadar çok sayıda sektörde üretim ekonomisini dönüştürüyor.

Tablo 7: Birincil Metal Katmanlı Üretim Toz Uygulamaları

SektörÜretim Süreci ÖrneğiMaliyet/Performans Avantajları
Havacılık ve uzay motorlarıDMLM aracılığıyla Inconel 718 nozullar ve manifoldlarAzaltılmış teslim süreleri, satın alma-uçuş oranı iyileştirmeleri
Havacılık türbinleriEBM aracılığıyla Ti64 yapısal braketlerAğırlık tasarrufu, parça konsolidasyonu
Biyomedikal implantlarDMLS ile kobalt krom ortopediArtan kemik bütünleşme oranları
Otomotiv yarışlarıSLM aracılığıyla özel alaşımlar ve geomtriesYüksek ısı/titreşim direnci ve ağırlık tasarrufu
Lüks saatlerSLM ile altın ve çelik mikro bileşenlerTasarım/stil özgürlüğü ve hızlı yinelemeler

Genişleyen malzeme seçenekleri ve daha büyük mevcut üretim hacimleri sayesinde metal AM, geleneksel proseslerin karşılaştığı üretim engellerini dönüştürerek daha yüksek mukavemetli hafifletme, üretken soğutma kanalları sayesinde gelişmiş ısı direnci, parça konsolidasyonu ve toplam teslim sürelerinin kısaltılmasını sağlar.

Bu üretim avantajları, ölçek ekonomisi gerçekleştiğinde maliyet hassasiyeti olan sektörlerde geleneksel üretimin yerini alan AM tekniklerinin benimsenmesini teşvik etmektedir. Devam eden malzeme inovasyonu, uygulamaların daha aşırı kimyasal, basınç, aşındırıcı ve yük ortamlarına doğru genişletilmesini vaat etmektedir.

Metal AM Tozları Tedarikçileri

Çok çeşitli toz üreticileri artık küçük atölyelerden büyük 1. kademe havacılık ve uzay tedarikçilerine ve AM kapasitesinin sınırlarını zorlayan özel alaşım yenilikçilerine kadar başlangıç ekipmanı genelinde katkılı üretim ihtiyaçlarını karşılayan özel metal malzemeler tedarik etmektedir.

Tablo 8: Önde Gelen Katkı Maddesi Tedarikçileri için Metal Tozu

ŞirketPortföyAçıklama
PraxairTitanyum, nikel, kobalt alaşımlarıAtomize gaz ve tozların lider üreticisi
SandvikPaslanmaz çeliklerDubleks ve maraging çelikler dahil yüksek performanslı alaşımlar
LPW TeknolojiAlüminyum, titanyum, nikel alaşımlarıÖzel alaşımlar ve bağlayıcı ürünler
Marangoz KatkısıTakım çelikleri, paslanmaz çeliklerÇelik üretim uzmanlığından yararlanan özel alaşımlar
AP&CTitanyum, nikel süper alaşımlarıToz yaşam döngüsü çözümleri sağlayıcısı
HoganasPaslanmaz çeliklerDubleks ve maraging çelikler dahil yüksek performanslı alaşımlar

Bu toz liderleri, boyutsal tekrarlanabilirliği sürekli olarak iyileştirmek, gözeneklilik oranlarını azaltmak ve bitmiş bileşen estetiğini ve mekanik özelliklerini geliştirmek için yazıcı OEM'leri, araştırmacılar ve standardizasyon gruplarıyla birlikte AM endüstrisinde aktif olarak işbirliği yapmaktadır.

Metal AM Tozları için Maliyet Analizi

Yaygın metal AM tozlarının fiyatları bileşime, üretim rotasına, dağıtım kademesine, test gereksinimlerine ve satın alma hacimlerine bağlı olarak önemli ölçüde değişir - ancak genellikle yalnızca presleme ve sinterleme uygulamaları için geleneksel tozlara göre önemli primler sağlar.

Tablo 9: Metal Katkı Tozu Fiyatlandırması

MalzemeFiyat AralığıMaliyet Etkenleri
Alüminyum alaşımlar$50-120 kg başınaDaha düşük girdi metal maliyetleri ancak yüksek gaz atomizörü masrafı
Paslanmaz çelik$50-200 kg başına316L, 17-4 veya 15-5 kalitelerinden daha pahalıdır
Takım çelikleri$60-220 kg başınaDaha yüksek alaşım elementi maliyetleri
Titanyum alaşımları$200-600 kg başınaYoğun ekstraksiyon ve elleçleme işlemleri
Nikel süper alaşımları$200-1000 kg başınaDüşük eleman verimi ve çatlaksız kritik baskı yeteneği
Ta veya W gibi egzotikler$500-2000 kg başınaŞu anda çok düşük küresel çıktı mevcudiyeti

Geleneksel tozlara göre fiyatlandırma primleri, çok daha düşük parti boyutları, daha yüksek malzeme girdi maliyetleri ve AM ihtiyaçlarını kolaylaştıran küresellik ve kontrollü kimya gibi özellikleri optimize eden işleme farklılıklarından kaynaklanmaktadır.

Yazıcıların benimsenmesi arttıkça, daha fazla rekabet ve üretim ölçekleri, tipik teknoloji olgunluğu yol haritasını izleyerek 5-10 yıl içinde maliyetleri kademeli olarak düşürecektir. Ancak özel kaliteler, altta yatan metal girdi piyasası dinamiklerini yansıtacak şekilde önemli ölçüde daha yüksek fiyatlandırılmaya devam edecektir.

SSS

S: Kullanılmış/geri dönüştürülmüş metal AM tozları ek baskı döngüleri için nasıl gençleştiriliyor?

C: Tozlar, 100 mikronu aşan büyük parçacıkları gidermek için elenir, oksijen/azot seviyelerini geri kazandıran kimyasal olarak yeniden dengelenir ve son basılı parça kalitesini bozmadan uygun yeniden kullanım sağlayan orantılı işlenmemiş malzemelerle harmanlanır.

S: AM ve geleneksel presleme tozları arasında en çok hangi kritik özellikler farklılık gösteriyor?

C: Ortalama 25 mikron olan daha dar partikül boyutu dağılımları, daha yüksek görünür ve dokunma yoğunlukları, daha pürüzsüz küresel meteoritik toz şekilleri ve daha düşük oksijen artı nitrojen seviyeleri, AM ihtiyaçlarını yalnızca daha gevşek toleranslar gerektiren geleneksel toz metalürjisine göre farklılaştırır. Bu optimize edilmiş özelliklerin elde edilmesi, hatasız AM baskısını kolaylaştırır.

S: Yaygın AM toz alaşımları tipik olarak kaç kez yeniden kullanılabilir?

C: Benzer titanyum ve nikel süper alaşımları, taze toz ile yenileme gerektirmeden önce 20 döngüye yaklaşır. Daha ucuz paslanmaz çelikler 50+ yeniden kullanım döngüsüne ulaşabilir. Alüminyum ve yüksek reaktif kaliteler 5 döngünün altında en sınırlı geri dönüşüm sürelerini görür.

S: Metal AM tozlarının mevcut malzemelere kıyasla ne gibi özellik geliştirme potansiyeli var?

C: Akışkan akışını, ısı transferini veya yapısal güçlendirmeyi kolaylaştıran gömülü kanallarla kesitleri incelterek / oyarak yüksek mukavemet / ağırlık oranlarını birleştirmek, yalnızca eksiltici işleme veya tek adımlı döküm işlemleri kullanılarak imkansız olan üretilen bileşenlerde devrim yaratan üretken tasarım konfigürasyonlarının kilidini açar.

S: Metal AM tozunun büyümesi için şu anda en çok umut vaat eden sektör kategorileri hangileri?

C: Havacılık, tıbbi cihazlar, otomotiv ve petrol/gaz sektörleri, Ar-Ge yatırımlarını haklı çıkaran yüksek değerli bileşenler sayesinde erken ana akım genişlemesine öncülük ediyor. Ancak uzun vadeli beklentiler, sistem maliyetleri düştükçe AM esneklik avantajlarından yararlanarak tüketim mallarının dayanıklılığını artıran nihai kitlesel benimsemeyi öngörmektedir.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Paylaş

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-posta
metal 3dp logo küçük

MET3DP Technology Co, LTD, merkezi Qingdao, Çin'de bulunan lider bir katmanlı üretim çözümleri sağlayıcısıdır. Şirketimiz, endüstriyel uygulamalar için 3D baskı ekipmanları ve yüksek performanslı metal tozları konusunda uzmanlaşmıştır.

İşletmeniz için en iyi fiyatı ve özelleştirilmiş Çözümü almak için sorgulayın!

İlgili Makaleler

Met3DP Hakkında

Video Oynat

Son Güncelleme

Bizim Ürünümüz

BİZE ULAŞIN

Herhangi bir sorunuz var mı? Bize şimdi mesaj gönderin! Mesajınızı aldıktan sonra tüm ekibimizle talebinize hizmet edeceğiz. 

Metal3DP'yi edinin
Ürün Broşürü

En Son Ürünleri ve Fiyat Listesini Alın