ผงอลูมิเนียมเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบหลักโลหะสำหรับการผลิตสารเติมแต่งแบบฟิวชั่นแบบผงในตลาดการบินและอวกาศยานยนต์และตลาดอุตสาหกรรมทั่วไป คู่มือนี้ทบทวนเกรดอลูมิเนียมข้อกำหนดของผงการพิจารณากระบวนการพิมพ์วิธีการเผาคุณสมบัติเชิงกลการโพสต์การประมวลผลส่วนประกอบที่ใช้งานได้และอื่น ๆ รอบ ๆ การใช้ประโยชน์จากผงอลูมิเนียมในผงเลเซอร์
ผงอลูมิเนียมเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ภาพรวม
อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงของอลูมิเนียมความต้านทานการกัดกร่อนลักษณะความร้อนและคุณสมบัติเชิงกลทำให้เป็นวัสดุทางวิศวกรรมที่ต้องการอย่างกว้างขวาง การแปลงแท่งจุ่มเป็นปัจจัยฟอร์มผงอะตอมช่วยให้การผลิตสารเติมแต่งปลดล็อค:
- การมีน้ำหนักเบา – ลดมวลส่วนประกอบสำหรับการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงในยานพาหนะและเครื่องบิน
- การรวมส่วน – แอสเซมบลีที่พิมพ์อเนกประสงค์ที่พิมพ์รวมส่วนประกอบการโต้ตอบ
- อัลลอยด์แบบกำหนดเอง – Adapt Chemistry คัดเลือกพื้นที่ที่พิมพ์ออกมาตามตำแหน่ง
- การปรับแต่งจำนวนมาก – สินค้าคงคลังดิจิตอลและการพิมพ์อัตโนมัติเปิดใช้งานการผสมผสานผลิตภัณฑ์สูง
การเลือกเกรดอัลลอยอลูมิเนียมที่เหมาะสมและการโทรพารามิเตอร์กระบวนการพิมพ์เลเซอร์ที่เกี่ยวข้องนั้นช่วยให้สามารถใช้ประโยชน์จากประโยชน์การผลิตสารเติมแต่งในขณะที่ช่วยลดข้อบกพร่องในการประมวลผลผ่านวัตถุดิบผงคุณภาพ
ชนิดผงอลูมิเนียมเครื่องพิมพ์ 3 มิติ
ระบบโลหะผสม – Metal 3D Printing Leverages 2000, 5000, 6000 และ 7000 เกรดการปรับแต่งลักษณะทางกล
องค์ประกอบการผสมหลัก – แมกนีเซียม, ซิลิคอน, สังกะสี, ทองแดง, แมงกานีส, โครเมียม, เซอร์โคเนียมใช้อย่างแปลกประหลาดหรือในการรวมคุณสมบัติปรับคุณสมบัติ
สายพันธุ์พิเศษ – Scandium, Cerium, Silver, Lithium ฯลฯ เพิ่มแอพพลิเคชั่นเฉพาะที่เปิดใช้งานเช่นสินค้ากีฬาที่ต้องการความแข็งแรงของการรวมกันความเหนียวและพฤติกรรมการกัดกร่อนที่ได้รับการปรับแต่งโดยองค์ประกอบเพิ่มเติมที่ปรับแต่งได้ยาก
ตัวอย่างองค์ประกอบโลหะผสม
| อัลลอยด์ | มก. | และ | Cu | MN | CR | Zn |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2024 | 1.2-1.8% | 0.50% | 3.8-4.9% | 0.3-0.9% | 0.10% | – |
| 7075 | 2.1-2.9% | 0.40% | 1.2-2.0% | 0.30% | 0.18-0.28% | 5.1-6.1% |
ตารางที่ 1. ตัวอย่างอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่ปรับให้เข้ากับการใช้วัตถุดิบแบบผงละเอียดมักใช้ประโยชน์จากแมกนีเซียม, ซิลิคอน, ทองแดง, แมงกานีส, โครเมียมและสังกะสีรวมกัน
วิธีการผลิตและลักษณะของผงอลูมิเนียม
การทำให้เป็นละออง – การทำให้อะตอมของก๊าซเฉื่อยเป่าอลูมิเนียมหลอมเหลวลงในผงทรงกลมที่มีการกระจายขนาดอนุภาคควบคุมส่วนใหญ่ปราศจากการปนเปื้อนเหมาะกับการใช้เตียงผง
| วิธี | คำอธิบาย | ขนาดอนุภาค | สัณฐานวิทยา | ความบริสุทธิ์ | ปริมาณออกซิเจน | Price |
|---|---|---|---|---|---|---|
| การทำให้เป็นอะตอมก๊าซ | การแจกแจง 30 ไมครอนถึง 150 ไมครอนได้รับการบรรจุเตียงผงสูงและการเผาผลาญ | เป็นทรงกลมสูง | สูงถึง 99.97% อัล | & lt; 300 ppm | $$$$ |
ตารางที่ 2. วิธีการผลิตลักษณะการผลักดันการยอมรับการยอมรับเกี่ยวกับการจัดหาผงพิมพ์อลูมิเนียม
การควบคุมรูปร่างของอนุภาคและเคมีความสอดคล้องแบบแบทช์ต่อแบทช์เพิ่มความน่าเชื่อถือส่วนสุดท้าย – คุณลักษณะที่มีมูลค่าสูงกว่าต้นทุนผงที่สูงขึ้นในขั้นต้น แต่จางหายไปเมื่อเทียบกับการลดเวลา/ค่าใช้จ่ายหลังการประมวลผลไม่จำเป็นต้องมีการตกแต่งพื้นผิวอย่างกว้างขวาง
มาตรฐานสเปคสำหรับผงพิมพ์อลูมิเนียม
| มาตรฐาน | คำอธิบาย |
|---|---|
| ASTM F3301 | องค์ประกอบทางเคมีและการแจกแจงขนาดที่ตัดตะแกรงสำหรับเกรดผงอลูมิเนียมอลูมิเนียม |
| ASTM B633 | โครงสร้างอลูมิเนียมโครงสร้างอัลลอยด์ที่ปรับให้เข้ากับผง |
| ISO/ASTM 52904 | วิธีการทดสอบปริมาณการไหลของผงอัตราการไหลความหนาแน่นและประสิทธิภาพเชิงกล |
ตารางที่ 3. รายละเอียดชั้นนำที่เปิดใช้งานการประกันคุณภาพในการพิมพ์อลูมิเนียมผงพิมพ์
การตรวจสอบขอบเขตการรับรองทำให้มั่นใจได้ว่ามาตรฐานครอบคลุมหน้าต่างองค์ประกอบที่ได้รับคำสั่งอย่างถูกต้องลักษณะผงที่ยอมรับได้เช่นอัตราการไหลของฮอลล์และระดับความบริสุทธิ์ทางเคมีที่ตรงกับความสามารถในการทำให้เป็นละอองและข้อกำหนดกระบวนการผลิตที่ตามมา
การพิจารณากระบวนการพิมพ์ 3 มิติสำหรับผงอลูมิเนียม
ฟิวชั่นเตียงผงเลเซอร์ – การเลือกเลเซอร์เลเซอร์ละลายอลูมิเนียมใช้ CO2 สแกน 400W-1kW หรือเลเซอร์ไฟเบอร์เลเซอร์ในพื้นที่หนา30-100μm
| พารามิเตอร์ | ช่วงทั่วไป |
|---|---|
| พลังงานเลเซอร์ | 100-400 วัตต์ |
| ความเร็วในการสแกน | 300-10,000 มม./วินาที |
| ขนาดลำแสง | เส้นผ่านศูนย์กลาง 50-300 μm |
ตารางที่ 4. การปรับค่าพารามิเตอร์อินพุตพลังงานของเครื่อง SLM ทำให้เกิดการหลอมเหลวหนาแน่นเมื่อเทียบกับความร้อนส่วนเกินซึ่งก่อให้เกิดความเครียดที่เหลืออยู่สูงและการแตกร้าว
ลดข้อบกพร่องในการสร้าง – การบรรเทาข้อบกพร่องเช่นความพรุนความเสี่ยงการแตกร้าวและการบิดเบือนต้องใช้พารามิเตอร์เลเซอร์ที่เหมาะสมที่สุดคุณภาพของผงสร้างรูปทรงเรขาคณิตการจัดการความร้อนและหลังการประมวลผล
ใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของโลหะผสม – การปรับการรวมกันของซิลิกอนแมกนีเซียมและทองแดงจะจัดการกับพฤติกรรมการหลอมละลายลักษณะความร้อนและโครงสร้างจุลภาคที่ทำให้แข็งตัวของการจัดการการทำงานที่เกิดขึ้น
คุณสมบัติทางกลของผงอลูมิเนียม
เป็นคุณสมบัติที่พิมพ์ออกมา – บรรลุจุดแข็งของโลหะผสม 30-60% เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของการแข็งตัวอย่างรวดเร็วมีสมาธิข้อบกพร่องโดยไม่ต้องใช้การรักษาด้วยเครื่องจักรกลในการทำงานในโลหะผสม
การโพสต์ – การรักษาด้วยความร้อนการกดแบบ isostatic ร้อนและการทำงานของเครื่องจักรเย็นช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเชิงกลจาก 60% ถึง 95% ของการเทียบเท่า Cast เนื่องจากความเหนื่อยล้ารอบสูง
| อัลลอยด์ | แรงดึง | ความแข็งแรงของผลผลิต | การยืดตัว (%) |
|---|---|---|---|
| ตามที่พิมพ์ 2024 | 45 KSI | 21 KSI | 8 % |
| พิมพ์ 7075 | 47 KSI | 32 KSI | 11% |
| ฮิป 7075 | 73 KSI | 65 KSI | 10% |
ตารางที่ 5. การเปรียบเทียบคุณสมบัติทางกลของอลูมิเนียมที่ได้รับการพิมพ์โดยทั่วไปเมื่อเทียบกับเป้าหมายทางกลของอะลูมิเนียม
การรับรู้คุณสมบัติเต็มรูปแบบขึ้นอยู่กับรูขุมขนที่เกิดจากกระบวนการที่เกิดจากกระบวนการและการลดข้อบกพร่องรวมถึงการแก้แค้นการสะสมความเครียดที่ตกค้างจากการแก้แค้นจากการละลายของพูลที่ไม่ได้รับการแก้ไข
วิธีการโพสต์การประมวลผลสำหรับชิ้นส่วนที่พิมพ์อลูมิเนียม
การบรรเทาความเครียด – การหลอมต่ำอุณหภูมิต่ำช่วยลดความเครียดที่เหลืออยู่หลีกเลี่ยงการบิดเบือนโดยไม่ทำให้การเสริมสร้างความเข้มข้น
สะโพก – การกดไอโซสเตอร์ร้อนโดยใช้ก๊าซอาร์กอนแรงดันสูงที่อุณหภูมิสูงยุบช่องว่างภายในช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความเหนื่อยล้า
การทำงานเย็น – การเผาไหม้, shot peening หรือการรักษาพื้นผิวเชิงกลอื่น ๆ ติดตั้งความเค้นแรงอัดล่าช้าการก่อตัวของรอยแตกโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งสำคัญสำหรับส่วนประกอบที่โหลดเมื่อยล้า
การตัดเฉือน – CNC Milling หรือ Turning รักษาความแม่นยำของมิติและการควบคุมความขรุขระของพื้นผิวไม่น่าจะทำได้โดยตรงจากการผลิตสารเติมแต่งก่อนการรักษาด้วยเครื่องจักรกลหรือความร้อนขั้นสุดท้าย
การเคลือบ – HVOF หรือ ARC ความร้อนสเปรย์แม้ว่าการเคลือบการแพร่กระจายความแข็งสูงเช่นโครเมี่ยมหรืออลูมิการปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ/การกัดกร่อนที่ไม่มีใครเทียบได้จากรูปแบบผลิตภัณฑ์ที่ดัดใด ๆ
การทดสอบคุณภาพ – เอกซ์เรย์เอ็กซ์เรย์, การสแกน CT และการวิเคราะห์ภาพวัดปริมาณการแจกแจงข้อบกพร่องปริมาตรเพื่อให้มั่นใจถึงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์และข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ
การรวมกันของกลยุทธ์การละลายแบบบูรณาการรวมถึงการประมวลผลทุติยภูมิที่ได้รับการปรับแต่งให้ตระหนักถึงชิ้นส่วนที่พิมพ์ของอลูมิเนียมที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งเป็นคู่แข่งทางกลครั้งเดียวที่เป็นไปได้ผ่านทางเทคนิคการลบแบบดั้งเดิม
แอปพลิเคชันส่วนประกอบอลูมิเนียมที่พิมพ์ได้
การบินและอวกาศ
- อุปกรณ์เฟรมและซี่โครง – การปรับปรุงอัตราส่วนการซื้อต่อการบินใกล้กับการลดขยะ 100%
- airfoils และ blisks turbomachinery
- ถังน้ำมันเชื้อเพลิงแช่แข็งที่สอดคล้องกัน
เกี่ยวกับยานยนต์
- แชสซีลดจำนวนมากและลิงก์ช่วงล่าง
- ชุดที่อยู่อาศัยมอเตอร์รวม
ทางอุตสาหกรรม
- จิ๊กที่กำหนดเอง, ติดตั้ง, grippers และ end effectors
- เครื่องมือที่มีปริมาณต่ำเช่นแม่พิมพ์ฉีดพลาสติกและการตาย
- เครื่องมือเส้นทางการไหลของการระบายความร้อนที่สอดคล้องกันช่วยเพิ่มผลผลิต
แอปพลิเคชัน ได้รับประโยชน์จากการปรับสมดุลโลหะผสมที่ปรับแต่งและปรับแต่งได้เรขาคณิตเชิงซ้อนที่ผลิตโดยเฉพาะโปรไฟล์ที่มีน้ำหนักเบาและประสิทธิภาพหลังการประมวลผลช่วยเพิ่มความสามารถโดยไม่ซ้ำกันผ่านการประมวลผลฟิวชั่น Powell Bed จากผงอลูมิเนียม
ซัพพลายเออร์ที่เสนอผงการพิมพ์อลูมิเนียม
| ผู้จัดหา | คำอธิบาย |
|---|---|
| ap & amp; c | มีความเชี่ยวชาญด้านก๊าซอะลูมิเนียมอะตอมและผงพิมพ์ไทเทเนียม |
| ช่างไม้ | วัสดุพิมพ์สแตนเลสและซุปเปอร์อัลลอยด์หลากหลายชนิด |
| Sandvik Osprey | ซัพพลายเออร์ชั้นนำของ Nitinol, โคบอลต์, ผงพิมพ์อลูมิเนียม |
ตารางที่ 6. ผู้ขายที่โดดเด่นที่ให้บริการความจุผงอลูมิเนียมสินค้าคงคลังใช้ประโยชน์จากการทำให้เป็นอะตอมภายในหรือจัดหาโรงงานภายนอก
การประเมินความกว้างของซัพพลายเออร์ความกว้างในสายพันธุ์โลหะผสมที่ต้องการและภาระผูกพันที่มั่นใจได้ว่าการสร้างความสอดคล้องแบบแบทช์เป็นแบทช์ให้ความมั่นใจในการรักษาความปลอดภัยการพัฒนาหลายปีโดยไม่เสี่ยงต่อการเปลี่ยนแปลงผลิตภัณฑ์ที่ล้าสมัยชิ้นส่วนระดับกลางใด ๆ ในระหว่างแคมเปญการพิมพ์ที่ยาวนานขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงผง
ข้อควรพิจารณาราคาผงอลูมิเนียม
| พารามิเตอร์ | ผลกระทบด้านราคา |
|---|---|
| ขนาดการกระจาย | การแจกแจงที่เข้มงวดมากขึ้นอัตราค่าใช้จ่ายในการขับเคลื่อน |
| มาตรฐานคุณภาพ | เกรดการบินและอวกาศที่ต้องการการทดสอบการคัดกรองข้อบกพร่องอย่างเข้มงวด |
| ปริมาณการสั่งซื้อ | โครงการต้นแบบ Smallbatch มีพรีเมี่ยม |
| ข้อกำหนดของลูกค้า | เป้าหมายน้ำมัน/ความชื้นที่เป็นเอกลักษณ์ใด ๆ |
| ส่วนเพิ่มเติมของการผสม | การผสมองค์ประกอบความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นผ่านการเรียกเก็บเงิน |
ตารางที่ 7. ปัจจัยช่องทางจัดหาที่มีอิทธิพลต่อการกำหนดราคาผงอลูมิเนียมสูงถึง 5-10x ขั้นพื้นฐานการกำหนดราคาสินค้าอลูมิเนียม
การพยากรณ์ปริมาณข้อกำหนดของปริมาณ 12-18 เดือนก่อนโครงการพิมพ์ที่สำคัญเสนอค่าใช้จ่ายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการลดแบทช์และค่าใช้จ่ายในการทดสอบที่มีคุณสมบัติ
คำถามที่พบบ่อย
ถาม: ผงอลูมิเนียมกลับมาใช้ใหม่หรือไม่?
ตอบ: ใช่ผงประมวลผลได้ดีด้วยออกซิเจนเพียงเล็กน้อยและรถปิคอัพความชื้นที่ต้องการการตรวจสอบก่อนที่จะนำกลับมาใช้ใหม่กลายเป็นอันตราย
ถาม: อะไรเป็นสาเหตุของปัญหาความพรุนในชิ้นส่วนพิมพ์อลูมิเนียม?
ตอบ: รูขุมขนที่ติดอยู่กับการเก็บผงและการจัดการหรือขาดการระบายอากาศในระหว่างการหลอมละลายในระหว่างการหลอมรวมกันเป็นข้อบกพร่องที่ลดลง
ถาม: การรักษาด้วยความร้อนเป็นประโยชน์ต่อส่วนประกอบที่พิมพ์ของอลูมิเนียมหรือไม่?
ตอบ: ใช่การประมวลผลความร้อนที่ออกแบบมาอย่างเหมาะสมจะทำซ้ำอุณหภูมิที่เพิ่มความเหนียวและเพิ่มคุณสมบัติเชิงกลที่ไม่ซ้ำใครกับเส้นทางการแข็งตัวของการพิมพ์ที่ควบคุมได้
ถาม: อัลลอยอลูมิเนียมใดที่เหมาะที่สุดสำหรับสารเติมแต่งฟิวชั่นเตียงผงเลเซอร์?
A: Scalmalloy Powder – อลูมิเนียม, Scandium, อัลลอยเซอร์โคเนียมที่ได้รับการจดสิทธิบัตรโดย Apworks – ให้การรวมกันของความแข็งแรงและความต้านทานอุณหภูมิที่ไม่มีใครเทียบ