Aluminiumpulver für 3d-Druck wird zunehmend in der additiven Fertigung eingesetzt, um leichte, hochfeste Teile in verschiedenen Branchen herzustellen. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über Aluminiumpulver für den 3D-Druck.
Einführung in Aluminiumpulver für AM
Aluminium ist aufgrund seiner Eigenschaften ein beliebtes Material für den 3D-Druck:
- Geringe Dichte - 2,7 g/cc
- Hohe spezifische Festigkeit
- Ausgezeichnete thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Gute Korrosionsbeständigkeit
- Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
- Niedrige Materialkosten
Die wichtigsten Eigenschaften von Aluminiumpulver:
- Sphärische Morphologie des Pulvers
- Kontrollierte Partikelgrößenverteilung
- Hohe Reinheitsgrade über 99,5% Al
- In einigen Fällen aus recyceltem Aluminium hergestellt
- Verfügbar für Binder Jetting, DMLS, SLM Prozesse
Aluminiumpulver ermöglicht den Druck von Leichtbauteilen, die mit anderen Methoden nicht hergestellt werden können.
Aluminiumpulverarten für die additive Fertigung
Für AM werden verschiedene Aluminiumlegierungspulver verwendet:
Aluminiumpulver-Typen für den 3D-Druck
| Typ | Beschreibung | Anwendungen |
|---|---|---|
| AlSi10Mg | Gusslegierung mit Silizium und Magnesium | Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie |
| AlSi7Mg | Mäßig feste Legierung mit Si, Mg | Industrielle Maschinen |
| 6061 | Mittelfeste Knetlegierung mit Mg, Si | Kundenspezifische Halterungen, Befestigungen |
| Serie 5XXX | 5% Magnesium für Festigkeit | Werkzeugbau, Marine |
| Reines Aluminium | Unlegiertes Aluminium >99,7% | Wärmemanagement, Elektrik |
Speziallegierungen werden für additive Verfahren qualifiziert, um die Eigenschaften herkömmlicher Legierungen zu erreichen.
Zusammensetzung der Aluminiumpulver für 3d-Druck
Typische Zusammensetzung von Aluminiumlegierungspulvern für AM:
Zusammensetzung von Aluminiumdruckpulvern
| Legierung | Al | Mg | Si | Fe | Cu | Mn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AlSi10Mg | Bal. | 0.2-0.5% | 9-11% | <0,55% | <0,05% | <0,45% |
| AlSi7Mg | Bal. | 0.1-0.5% | 6-8% | <1% | <0,1% | <0,1% |
| 6061 | Bal. | 0.8-1.2% | 0.4-0.8% | <0,7% | 0.15-0.4% | <0,15% |
| 5056 | Bal. | 4.5-6% | <0,4% | <0,5% | <0,1% | 0.1-0.5% |
Silizium verbessert die Gießbarkeit und Fließfähigkeit. Magnesium erhöht die Festigkeit. Verunreinigungen werden für die AM-Eignung minimiert.
Wichtige Eigenschaften von Aluminiumdruckpulver
Eigenschaften des Aluminiumdruckpulvers
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 2,7 g/cc |
| Schmelzpunkt | 475-650°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 120-180 W/mK |
| Elektrische Leitfähigkeit | 35-38 MS/m |
| Zugfestigkeit | 230-520 MPa |
| Dehnung | 3-8% |
| Elastizitätsmodul | 68-72 GPa |
| Härte | 65-100 HB |
Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich Aluminium für leichte, thermisch und elektrisch leitfähige gedruckte Teile.
Eigenschaften des Aluminiumpulvers für AM
Eigenschaften des Aluminiumpulvers
| Parameter | Einzelheiten | Bedeutung |
|---|---|---|
| Partikelform | Sphärisch | Verbessert die Fließfähigkeit |
| Größenverteilung | 10-100 μm | Kontrolliert die Auflösung der Teile |
| Scheinbare Dichte | 1,2-1,8 g/cc | Beeinflusst die Dichte des Endprodukts |
| Durchflussmenge | 20-30 s/50g | Zeigt die Streichfähigkeit des Pulvers an |
| Oxidgehalt | < 3% | Auswirkungen auf den Pulverfluss und die Sinterung |
| Wasserstoffgehalt | < 0,15% | Reduziert die Porosität der Teile |
Sphärizität und kontrollierte Partikelgrößenverteilung sind entscheidend für Aluminium-AM-Pulver.
Spezifikationen für Aluminium-Druckpulver
Aluminiumpulver Spezifikationen
| Parameter | Bereich/Grenze | Standard |
|---|---|---|
| Partikelgröße | 10-63 μm | ASTM B214 |
| Scheinbare Dichte | > 0,80 g/cc | ASTM B212 |
| Hall-Durchflussmenge | < 30 s/50 g | ASTM B213 |
| Oxidgehalt | < 3% | ASTM B237 |
| Mg, Si Zusammensetzung | Legierungsgrenzen | ASTM B937 |
| Verunreinigungen | Grenzwerte für Fe, Cu, Mn | ASTM B937 |
Die wichtigsten Pulvereigenschaften und die Zusammensetzung werden anhand standardisierter Spezifikationen überprüft.
Vorteile der Verwendung Aluminiumpulver für 3d-Druck
Vorteile von Aluminium für den 3D-Druck
- Leichtbau - hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
- Geringerer Materialabfall
- Erhöhte Designfreiheit und Teilekonsolidierung
- Wegfall von Werkzeugen und Bearbeitung
- On-Demand- und Just-in-Time-Fertigung
- Hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit
- Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
- Gute Endverarbeitung und Nachbearbeitung
- Kosteneffizienz für die Produktion mittlerer Stückzahlen
Die additive Fertigung von Aluminiumpulver bietet erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Verfahren für leichte Struktur- und Funktionsteile.
Anwendungen von 3D-gedruckten Aluminiumkomponenten
Industrieanwendungen von 3D-gedrucktem Aluminium
| Industrie | Komponenten |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Flugwerkshalterungen, Wärmetauscher, Turbinenschaufeln |
| Automobilindustrie | Fahrgestell, Antriebsstrangteile, individuelle Innenausstattung |
| Industriell | Robotik, Werkzeuge, Vorrichtungen, Halterungen |
| Verbraucher | Elektronikgehäuse, Drohnengehäuse |
| Architektur | Dekorative Platten, Wandverkleidungen |
| Medizinische | Orthopädische Implantate, Prothetik |
Die additive Fertigung ermöglicht bisher unmögliche Aluminiumgeometrien, Konsolidierung und kundenspezifische Anpassungen in verschiedenen Sektoren.
Wie wählt man Lieferanten für Aluminiumdrucker-Pulver aus?
Auswahl eines Lieferanten für Aluminiumpulver
- Erfahrung in der Herstellung von AM-Pulvern
- Möglichkeit zur Anpassung von Legierungen und Partikelgröße
- Gleichbleibende Qualität und Reproduzierbarkeit
- Wettbewerbsfähige und transparente Preise
- Technische Kompetenz und Kundenbetreuung
- Chargenanalyse und Zertifizierungsdaten
- Lagerbestände und kürzere Vorlaufzeiten
- Fähigkeit zur Bewältigung von Nachfrageschwankungen
- Verantwortungsvolle und nachhaltige Beschaffung
Ein zuverlässiger Partner für Aluminiumpulver liefert maßgeschneiderte und qualifizierte Pulver, die auf die Anwendungsanforderungen zugeschnitten sind.
Aluminium Druckpulver Hersteller
Lieferanten von Aluminiumpulver für AM
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Sandvik | Deutschland |
| AP&C | Kanada |
| Praxair | USA |
| Zimmerer-Zusatzstoff | USA |
| Fortschrittliche Pulver und Beschichtungen | USA |
| LPW-Technologie | UK |
Diese führenden Anbieter bieten kontrollierte Partikelgrößen, sphärische Morphologie, kundenspezifische Legierungen und umfangreiche Qualifikationsdaten, um optimale Drucke zu gewährleisten.
Kostenanalyse von Aluminiumdruckpulver
Aluminium-Pulver Kosten
| Klasse | Kosten pro kg |
|---|---|
| Reines Aluminium | $50-$100 |
| AlSi10Mg | $55-$120 |
| 6061 Legierung | $60-$150 |
| Serie 5XXX | $65-$140 |
Die Preise hängen von der Legierungszusammensetzung, dem Gehalt an Verunreinigungen, den Partikeleigenschaften und der Abnahmemenge ab. Erhebliche Kosteneinsparungen gegenüber Titanlegierungen.
Vergleich von Aluminium mit anderen Druckmaterialien
Vergleich von Aluminiumpulver mit alternativen Produkten
| Parameter | Aluminium | Titan | Rostfreier Stahl |
|---|---|---|---|
| Dichte (g/cc) | 2.7 | 4.5 | 8.0 |
| Zugfestigkeit (MPa) | 230-520 | 900-1200 | 500-1000 |
| Wärmeleitfähigkeit (W/mK) | 120-180 | 7-16 | 15-30 |
| Elektrische Leitfähigkeit (MS/m) | 35-38 | 2.4 | 1.5 |
| Kosten pro kg | $50-$150 | $200-$500 | $20-$50 |
| Druckbarkeit | Messe | Schwierig | Ausgezeichnet |
Aluminium bietet die beste Kombination aus Festigkeit, Gewicht, Leitfähigkeit und Kosten. Edelstahl ist einfacher zu drucken, aber schwerer. Titan ist eine Herausforderung.
Häufig gestellte Fragen
F: Was ist die typische Partikelgröße für Aluminium-AM-Pulver?
A: Partikelgrößen von 10-45 Mikron sind üblich, mit einer engen Verteilung um 20-35 Mikron für optimalen Fluss und hohe Auflösung.
F: Welche Aluminiumsorten sind für den 3D-Druck geeignet?
A: AlSi10Mg, AlSi7Mg und Legierungen der Serie 6xxx wie 6061 haben sich bewährt. Auch die 5XXX-Sorten werden wegen ihrer höheren Festigkeit immer beliebter.
F: Welches AM-Verfahren ist am besten für Aluminium geeignet?
A: DMLS, SLM und Binder Jetting ermöglichen den Aluminiumdruck. Binder Jetting bietet schnellere Fertigungsgeschwindigkeiten, aber DMLS und SLM bieten bessere mechanische Eigenschaften.
F: Erfordert Aluminiumpulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?
A: Fein verteiltes Aluminium kann an der Luft entzündlich oder explosiv sein. Für die Lagerung und Handhabung werden Handschuhkästen mit Inertgas empfohlen.
F: Ist eine Wärmebehandlung für 3D-gedrucktes Aluminium erforderlich?
A: Ja, Lösungsbehandlung, Alterung, Glühen oder Spannungsarmglühen können durchgeführt werden, um die gewünschten Materialeigenschaften und Mikrostrukturen zu erreichen.
F: Welche Oberflächengüten können mit Aluminium-AM-Teilen erzielt werden?
A: Unbedruckte Oberflächen um 15 Mikrometer Ra können durch Strahlen, Schleifen, Schleifen und Polieren auf unter 1 Mikrometer Ra geglättet werden.
F: Können gedruckte Aluminiumteile die Eigenschaften von Massenlegierungen erreichen?
A: Mit optimierten Parametern und Nachbearbeitungen können additiv gefertigte Teile mechanische Eigenschaften erreichen, die denen von traditionell verarbeiteten Aluminiumlegierungen gleichkommen oder sie sogar übertreffen.
F: Welche Konstruktionsprinzipien gelten für Aluminium-AM?
A: Die Druckausrichtung, minimale Stützen, großzügige Innenradien und die Berücksichtigung von Wärmespannungen verbessern die Ergebnisse. Wandstärken über 1 mm werden bevorzugt.