3D-Druck von Metallpulvern

Inhaltsübersicht

Übersicht

Beim 3D-Druck, auch bekannt als additive Fertigung (AM), werden Metallpulver verwendet, um komplexe Bauteile Schicht für Schicht direkt aus digitalen Modellen aufzubauen. Die Pulver werden mit Hilfe von Präzisionswärmequellen, die sich an den CAD-Modellgeometrien orientieren, selektiv geschmolzen oder gebunden.

Zu den gängigen AM-Verfahren für Metalle gehören Binder-Jetting, gerichtete Energieabscheidung, Pulverbettschmelzen, Blechlaminierung und andere. Jedes dieser Verfahren erfordert ein Pulvermaterial mit spezifischen Eigenschaften, um eine optimale Dichte, Oberflächengüte, Maßgenauigkeit und mechanische Eigenschaften zu erreichen.

Dieser Leitfaden bietet einen detaillierten Überblick über Metallpulver für den 3D-Druck, einschließlich Legierungstypen, Pulverherstellungsverfahren, wichtige Pulvereigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten und Kaufüberlegungen bei der Materialbeschaffung. Hilfreiche Vergleichstabellen fassen die technischen Daten zusammen und helfen bei der Pulverauswahl und -qualifizierung.

Durch die Zusammenarbeit mit sachkundigen Lieferanten von optimierten 3D-Druckpulvern können Hersteller die Druckqualität verbessern, Fehler reduzieren und die Vorteile von AM wie Designfreiheit, schnellere Iteration und Teilekonsolidierung voll ausschöpfen.

3d-Druck von Metallpulvern

Legierungen für 3D-Druck-Pulver

Es gibt eine Vielzahl von Metallen und Legierungen in Pulverform, die sich für AM-Verfahren eignen:

Gemeinsame Legierungssysteme für 3D-Druck von Metallpulvern

  • Rostfreie Stähle
  • Werkzeugstähle
  • Titan und Titanlegierungen
  • Aluminium-Legierungen
  • Nickel-Superlegierungen
  • Kobalt-Chrom-Legierungen
  • Kupferlegierungen
  • Edelmetalle

Sowohl Standard- als auch kundenspezifische Legierungen können beschafft werden, um spezifische Anwendungsanforderungen in Bezug auf Korrosionsbeständigkeit, Festigkeit, Härte, Leitfähigkeit oder andere Eigenschaften zu erfüllen.

Metallpulver-Produktionsmethoden für AM

Bei der additiven Fertigung werden Metallpulver verwendet, die durch:

Typische Metallpulver-Herstellungsmethoden für den 3D-Druck

  • Gaszerstäubung
  • Wasserzerstäubung
  • Plasma-Zerstäubung
  • Elektrolyse
  • Carbonyl-Eisen-Verfahren
  • Mechanisches Legieren
  • Metallhydrierung/Dehydrierung
  • Sphäroidisierung des Plasmas
  • Körnung

Kugelförmig zerstäubte Pulver bieten einen optimalen Fluss und eine dichte Packung, die für die meisten AM-Verfahren erforderlich sind. Einige Techniken ermöglichen nanoskalige oder maßgeschneiderte Legierungspartikel.

Hauptmerkmale von Metalldruckpulvern

Zu den kritischen Pulvereigenschaften für AM gehören:

Eigenschaften von Metall-3D-Druck-Pulver

CharakteristischTypische WerteBedeutung
Partikelgrößenverteilung10 bis 45 MikrometerBeeinflusst Verdichtung, Oberflächenbeschaffenheit
PartikelformSphärischVerbessert Durchfluss und Packung
Scheinbare Dichte2 bis 4 g/ccBeeinflusst die Bettdichte
Dichte des Gewindebohrers3 bis 6 g/ccZeigt die Kompressibilität an
Hall-Durchflussmenge25-50 s/50gSorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers
Verlust bei Zündung0.1-0.5%Geringe Feuchtigkeit verbessert den Druck
Sauerstoffgehalt<0,1%Minimiert mikrostrukturelle Defekte

Die genaue Kontrolle von Eigenschaften wie Partikelgröße, -form und -chemie ist entscheidend, um vollständig dichte AM-Teile mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten.

Anwendungen von 3D-Druck von Metallpulvern

AM ermöglicht komplexe Geometrien, die mit herkömmlichen Techniken nicht möglich sind:

Metall-3D-Druck-Anwendungen

IndustrieVerwendetVorteile
Luft- und RaumfahrtTurbinenschaufeln, StrukturenGestaltungsfreiheit, Gewichtsreduzierung
MedizinischeImplantate, Prothetik, InstrumenteMaßgeschneiderte Formen
AutomobilindustrieLeichtgewichtige Prototypen und WerkzeugeSchnelle Iteration
VerteidigungDrohnenteile, SchutzstrukturenSchnelle Prototypen und Kleinserien
EnergieWärmetauscher, SammelleitungenTeilekonsolidierung und Topologieoptimierung
ElektronikAbschirmung, Kühlvorrichtungen, EMIKomplexe geschlossene Strukturen

Leichtbau, Teilekonsolidierung und Hochleistungslegierungen für extreme Umgebungen bieten entscheidende Vorteile gegenüber herkömmlichen Fertigungsmethoden.

Spezifikationen für 3D-Druck-Metallpulver

Internationale Spezifikationen helfen, die Eigenschaften von AM-Pulvern zu standardisieren:

Metallpulver-Normen für die additive Fertigung

StandardUmfangParameterTestmethoden
ASTM F3049Leitfaden für die Charakterisierung von AM-MetallenProbenahme, Größenanalyse, Chemie, DefekteMikroskopie, Beugung, SEM-EDS
ASTM F3001-14Titanlegierungen für AMPartikelgröße, Chemie, StrömungSiebung, SEM-EDS
ASTM F3301Nickellegierungen für AMAnalyse von Form und Größe der PartikelMikroskopie, Bildanalyse
ASTM F3056Rostfreier Stahl für AMChemie, PulvereigenschaftenICP-OES, Pyknometrie
ISO/ASTM 52921Standardterminologie für AM-PulverDefinitionen und PulvereigenschaftenVerschiedene

Die Einhaltung der veröffentlichten Spezifikationen gewährleistet wiederholbare, qualitativ hochwertige Pulverrohstoffe für kritische Anwendungen.

Globale Lieferanten von 3D-Druck von Metallpulvern

Zu den führenden internationalen Anbietern von AM-optimierten Metallpulvern gehören:

Hersteller von Metallpulvern für den 3D-Druck

AnbieterMaterialienTypische Partikelgröße
SandvikRostfreier Stahl, Werkzeugstahl, Nickellegierungen15-45 Mikrometer
PraxairTitan, Superlegierungen10-45 Mikrometer
AP&CTitan-, Nickel- und Kobalt-Legierungen5-25 Mikrometer
Zimmerer-ZusatzstoffKobalt-Chrom, Edelstahl, Kupfer15-45 Mikrometer
LPW-TechnologieAluminiumlegierungen, Titan10-100 Mikrometer
EOSWerkzeugstahl, Kobalt-Chrom, Edelstahl20-50 Mikrometer

Viele konzentrieren sich auf feine sphärische Pulver, die speziell für gängige AM-Methoden wie Binder-Jetting, Pulverbettfusion und gerichtete Energieabscheidung entwickelt wurden.

Überlegungen zum Kauf von Metallpulver für den 3D-Druck

Wichtige Aspekte, die mit Metallpulverlieferanten zu besprechen sind:

  • Gewünschte Legierungszusammensetzung und Eigenschaften
  • Zielpartikelgrößenverteilung und -form
  • Hüllendichte und Fließfähigkeit der Halle
  • Zulässiger Gehalt an Verunreinigungen wie Sauerstoff und Feuchtigkeit
  • Erforderliche Prüfdaten und Pulvercharakterisierung
  • Verfügbarer Mengenbereich und Lieferzeiten
  • Besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung von pyrophoren Stoffen
  • Qualitätssysteme und Rückverfolgbarkeit des Pulverursprungs
  • Technisches Fachwissen über AM-spezifische Pulveranforderungen
  • Logistik und Liefermechanismen

Arbeiten Sie eng mit Lieferanten zusammen, die Erfahrung mit optimierten AM-Pulvern haben, um die ideale Pulverauswahl für Ihren Prozess und Ihre Komponenten sicherzustellen.

Vor- und Nachteile von Metall-3D-Druckpulvern

Vorteile und Beschränkungen von Metallpulvern für AM

VorteileBenachteiligungen
Ermöglicht komplexe, kundenspezifische GeometrienHöhere Kosten als bei herkömmlichen Materialien
Verkürzt die Entwicklungszeit drastischVorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung von Pulver erforderlich
Vereinfacht Baugruppen und LeichtgewichteNachbearbeitung häufig bei gedruckten Teilen erforderlich
Erzielt Eigenschaften, die denen von Knetwerkstoffen nahe kommenEinschränkungen bei Größe und Bauvolumen
Eliminiert teure Matrizen, Gussformen und WerkzeugeThermische Spannungen können Risse und Verformungen verursachen
Ermöglicht Teilekonsolidierung und TopologieoptimierungGeringere Produktionsmengen als bei herkömmlichen Methoden
Verbessert das Kauf-zu-Flug-Verhältnis erheblichErfordert rigorose Pulvercharakterisierung und Parameterentwicklung

Bei richtiger Anwendung bietet Metall-AM bahnbrechende Vorteile, doch die erfolgreiche Umsetzung erfordert Fachwissen.

3d-Druck von Metallpulvern

FAQ

Wie klein kann die Partikelgröße von Metallpulver für AM sein?

Spezialisierte Zerstäubungstechniken können Pulver mit einer Größe von 1-10 Mikron herstellen. Die meisten Metalldrucker arbeiten jedoch am besten mit einer Mindestgröße von 15-20 Mikron, um einen guten Fluss und eine gute Packung zu gewährleisten.

Was sind die Ursachen für eine schlechte Oberflächenqualität bei gedruckten Metallteilen?

Oberflächenrauhigkeit entsteht durch teilweise geschmolzenes, an der Oberfläche haftendes Pulver, Spritzer, Treppenstufen und suboptimale Schmelzbadeigenschaften. Die Verwendung von feineren Pulvern und die Einstellung idealer Verarbeitungsparameter glättet die Oberfläche.

Arbeiten alle Metall-3D-Druckverfahren mit denselben Pulvern?

Es gibt zwar Überschneidungen, aber beim Binder-Jetting wird im Allgemeinen eine breitere Pulvergrößenverteilung verwendet als beim Pulverbettschmelzen. Einige Verfahren sind aufgrund von Schmelzpunkten oder Reaktivität auf bestimmte Legierungen beschränkt.

Wie werden gemischte oder bimetallische Pulver hergestellt?

Vorlegierte Pulver gewährleisten einheitliche Eigenschaften, aber für Verbundwerkstoffe werden durch physikalische Pulvermischung oder spezielle Zerstäubungstechniken gemischte elementare Pulvermischungen bereitgestellt.

Wie lange dauert es, das Pulvermaterial in einem Metalldrucker zu wechseln?

Eine vollständige Spülung und Umstellung zwischen deutlich unterschiedlichen Legierungen dauert in der Regel 6-12 Stunden. Ein schneller Wechsel zwischen ähnlichen Materialien kann weniger als eine Stunde dauern.

Schlussfolgerung

Optimierte Metallpulver ermöglichen additive Fertigungsverfahren zur Herstellung komplexer, robuster Metallkomponenten mit hervorragenden Eigenschaften. Die Abstimmung der Legierungschemie und der Pulvereigenschaften auf das Druckverfahren und die Anforderungen an die Bauteilleistung ist entscheidend für qualitativ hochwertige Ergebnisse. Durch die Zusammenarbeit mit erfahrenen Pulverlieferanten können Endanwender ihr Fachwissen sowohl in der Pulverherstellung als auch im 3D-Druckverfahren nutzen, um schneller und zuverlässiger robuste AM-Komponenten zu entwickeln.

mehr über 3D-Druckverfahren erfahren

Teilen auf

Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-Mail
metall 3dp logo klein

Metal3DP Technology Co., LTD ist ein führender Anbieter von additiven Fertigungslösungen mit Hauptsitz in Qingdao, China. Unser Unternehmen ist spezialisiert auf 3D-Druckgeräte und Hochleistungsmetallpulver für industrielle Anwendungen.

Fragen Sie an, um den besten Preis und eine maßgeschneiderte Lösung für Ihr Unternehmen zu erhalten!

Verwandte Artikel

Metallpulver-Gaszerstäubungsanlage

Übersicht Die Metallpulver-Gaszerstäubungsanlage ist ein industrielles System zur Herstellung von feinen, kugelförmigen Metallpulvern durch Zerkleinerung eines geschmolzenen Metallstroms unter hohem Druck.

Mehr lesen >

Metallpulver-Wasserzerstäubungsanlage

Überblick Die Wasserzerstäubung von Metallpulvern ist ein beliebtes Verfahren in der Fertigungsindustrie zur Herstellung hochwertiger Metallpulver für verschiedene Anwendungen, einschließlich der additiven Fertigung

Mehr lesen >

Über Met3DP

Video abspielen

Aktuelles Update

Unser Produkt

KONTAKT US

Haben Sie Fragen? Senden Sie uns jetzt eine Nachricht! Wir werden Ihre Anfrage mit einem ganzen Team nach Erhalt Ihrer Nachricht bearbeiten. 

Holen Sie sich Metal3DP's
Produkt-Broschüre

Lassen Sie sich die neuesten Technologien, Innovationen und Unternehmensnachrichten zusenden.