3d принтер порошковый металл — технология

  • автор:

3d принтер порошковый металл – что мы подразумеваем под этой фразой?

3д принтер по металлу, металлический 3д принтер. По таким словам можно почитать статьи по данной тематике в интернете. Рынок 3D-печати готов к взрывному росту. В результате формирует объекты из постоянно растущего списка материалов. Например, фотополимерные смолы, экструдированные нити, порошки из пластмасс, чистые металлы и сплавы и т.д.

Содержание скрыть

3d принтер порошковый металл — процессы с добавкой металлов:

— сплавление металлического порошкового слоя

— осаждение с помощью направленной энергии.

Они потенциально способны производить высококачественные, функциональные и несущие нагрузку детали из различных металлических порошковых материалов.

3d принтер порошковый металл-2

Поэтому, когда речь идет о дорогостоящих деталях и критических областях применения, очень важно знать плюсы и минусы этих процессов. И то, как они применимы к выбранному материалу.

3d принтер порошковый металл: где взять материал?

Сегодня 3d принтер порошковый металл является самым быстрорастущим сегментом 3D-печати. Рост аддитивного производства связан с бизнес-возможностями. И, непосредственно, с доступными материалами и их стоимостью. Конечно, недорогие металлические порошки являются ключевыми факторами для 3D-печати. В результате они реализовывают ее потенциал и преобразовывают промышленное производство.

3d принтер порошковый металл-откуда он берется

Доступный 3d принтер порошковый металл для аддитивного производства используют в различных областях. Например, таких как медицина, авиакосмическая промышленность, ювелирные изделия, автомобилестроение и т.д.

Виды порошковых металлов

— Инструментальные и штампованные стали,

— Нержавеющая сталь,

— Алюминиевые сплавы,

— Суперсплавы на основе кобальта, хрома и никеля,

— Коммерчески чистый титан и титановые сплавы,

— Медные сплавы

— Драгоценные металлы (золото, платина, палладий, серебро).

3d принтер порошковый металл варьируется:

— по размеру.

— по форме (от сферической до неправильной).

Как следствие, характеристики обработки в металлических системах AM также различаются.

Производители машин тесно сотрудничают с поставщиками порошков. Чтобы обеспечить постоянство и повторяемость качества порошкового металла для 3d принтера.

Производители металлических AM систем — EOS, Concept Laser, ARCAM и т.д. Они поставляют утвержденные порошки материалов. Но многие порошки, вероятно, распыляются в других местах. Их стоимость выше, чем покупка непосредственно у производителя порошка.

Порошки для традиционных порошковых процессов готовятся:

— горячее изостатическое прессование (HIP),

— литье под давлением металла (MIM)

— спекание порошка (PS).

3d принтер порошковый металл

Компании, производящие их, захватывают доли рынка в этом быстро развивающемся секторе.

Конечно, если им удастся выполнить требования по изготовлению металлических добавок. Цепочки поставок 3d принтер порошковый металл постоянно меняются. Поэтому подвержены технологическим сбоям со стороны новаторов.

Основными производителями порошкового металла для 3d принтера являются:

— ATI Powder Metalssandvik metal 3D printing powder

— Carpenter

— Erasteel

— LPW Technology

— Metalysis Technology

— AP&C

— Sandvik Osprey

— TLS

— GKN Hoeganaes

— HC Starck

— Praxair

— Metco

Порошковый металл для 3d принтера-как он производится

Получение металлических порошков

 — Распылением газа. В основном используется для сплавов Fe, Ni и Co. Но также доступно для сплавов Al и Ti. Существуют и другие варианты этой техники, такие как:

Распыление водою. Для нереакционноспособных материалов образует частицы неправильной формы.

Плазменное распыление. Высококачественный и чрезвычайно сферический порошок, ограниченный сплавами. Которые могут быть сформованы в проволочное сырье.

Электродное распыление с индукционным плавлением газа. Подходит для всех сплавов. Но наиболее экономично для реактивных сплавов, таких как Ti. Сырье для прутков вращается и расплавляется индукционной катушкой, прежде чем оно стекает вниз в поток газа для распыления.

Центробежное распыление. Хороший компромисс между распылением газа и плазменным распылением. Наилучшим образом подходящий для больших размеров партий менее реакционноспособных сплавов с низкой температурой плавления. Однако, он также может производить порошки из суперсплава на основе Ni.

Получение металлических порошков — в чем различие?

Распыление водою является наиболее распространенным и экономичным способом получения металлических порошков. Высокое давление воды воздействует на поток более расплавленного металла. Он сочетается с высокой скоростью охлаждения. Это приводит к образованию частиц порошка. Которые имеют жесткую и неправильную форму.

Неправильная форма менее желательна для частиц порошка, предназначенных для изготовления добавок. Поскольку это увеличивает время потока. Также, возможно, уменьшает плотность упаковки. Однако при определенных условиях возможно получение сферических порошков с распределением частиц по размерам, оптимизированным для аддитивного производства.

В отличие от распыления водою, газораспылительные порошки предпочтительнее распыления водой для изготовления добавок. Газораспыление стало наиболее распространенным методом производства металлических порошков.

Исходное сырье расплавляется в атмосфере воздуха или инертного газа, или в вакууме. Затем камера заполняется газом, чтобы пропустить расплавленный сплав через сопло. Высокоскоростной газ (воздух, азот, гелий или аргон) попадает в расплав, распадается на мелкие капли.

Межфазные натяжения естественным образом сфероидизируют поверхность капель расплавленного металла. Они охлаждаются и падают на дно распылительной колонны, где собираются порошки. Технология распыления газа обеспечивает получение качественных порошков для различных процессов производства добавок. Например, таких как селективное лазерное плавление (SLM), электронно-лучевое плавление (EBM), прямое осаждение энергии (DED) и инфильтрация.

После производства

3d принтер порошковый металл может быть охарактеризован

в соответствии с различными стандартными методами, используемыми для гранулированных материалов:
Холловский поток: скорость потока и кажущаяся плотность.

Анализ текучести и реологических свойств порошка.

Угол покоя: самый крутой угол спуска, на который укладываются порошки без опускания.

Удельная плотность: объемная плотность порошка после уплотнения/сжатия.

Морфология методом сканирующей электронной микроскопии.

Захваченная пористость методом сканирующей электронной или оптической микроскопии.

Лазерная дифракция: анализ размера частиц.

Ситовый анализ: оценить распределение частиц по размерам.

Определение влажности: вода механически удерживает воду на поверхности или между частицами материала.

Анализ химического состава: количество металлических, неметаллических примесей. Это элементная форма или в растворенном виде в виде твердого раствора или в виде соединений).

— Наконец, порошки упакованы в прочные и влагостойкие контейнеры из HDPE. Чистый титан и сплавы упаковываются в аргон, в то время как другие материалы обычно упаковываются в нормальной воздушной атмосфере.

Производство металлических добавок: 3d принтер порошковый металл характеристики?

Металлические порошки, используемые в аддитивном производстве, должны иметь:

— сферическая форма для обеспечения хорошей текучести / способности покрытия и высокой плотности упаковки,

— размер частиц обычно ниже 50 мкм или 150 мкм в зависимости от типа станка и качества поверхности или требуемой производительности,

— распределение частиц по размерам с учетом применения и свойств,

— и, наконец, контролируемый химический состав и газосодержание.

Распределение частиц металлического порошка

Распределение частиц металлического порошка по размеру влияет на плотность деталей AM. Хотя возможно достижение высокой плотности с различными типами порошка. Тогда параметры процесса должны быть соответствующим образом скорректированы. Конечно, производительность меняется. Кроме того, распределение частиц по размерам влияет не только на плотность. Но также на механические свойства и качество поверхности деталей.

Серьезной проблемой в металле ALM является прогрессирующая деградация металлических порошков. Это происходит во время обработки в результате воздействия на слой порошка кислорода и других загрязняющих веществ. Существует большая потенциальная потребность в рентабельных методах восстановления металлических порошков.

В поисках низкой пористости, тонкой микроструктуры и однородных свойств порошкового металла для 3d принтера!

Повторное получение аддитивно изготовленных материалов со 100% эталонной плотностью, несомненно, является сложной задачей. Конечно, методы производства металлических добавок могут давать плотности, превышающие 99%. Но некоторые материалы представлены с полной плотностью. В то время как другие представляют разброс плотностей.

На плотность влияет развитие пор или улавливание нерасплавленных порошков во время наслоения. Иногда горячее изостатическое прессование используется для увеличения плотности производства.

С механической точки зрения пористость ставит под угрозу ударопрочность и усталостные свойства деталей AM. Особенно «открытая» пористость. И, действительно, в условиях циклического напряжения пористость или частичное расслоение могут вызвать трещины и привести к разрушению детали. Например, для несущих нагрузок в аэрокосмической промышленности критическими требованиями являются прочность и сопротивление усталости.

Литье металлических сплавов

При литье металлических сплавов элемент с самой высокой температурой плавления начинает затвердевать первым. Однако, по мере того, как отливка охлаждается от поверхности к центру, зерна будут иметь существенно различную концентрацию легирующих элементов. Концентрация будет варьироваться по всей части. В результате этого зерна будут формироваться в определенных ориентациях. Конечно, свойства материала не будут однородными или изотропными.

В процессах производства металлических добавок крошечные количества материала плавятся за один раз. В результате, для сплавов происходит некоторая сегрегация легирующих элементов. Но в гораздо меньших масштабах. В результате, быстрое затвердевание приводит к более однородному химическому составу и микроструктуре всей детали.

Производство металлических добавок дает уникальную микроструктуру и механические свойства

Металлические детали с добавочным изготовлением могут испытывать очень высокие скорости охлаждения. Как правило, это приводит к нескольким необычным эффектам в зависимости от материала, как:

— Подавление диффузионно-контролируемых твердофазных фазовых превращений.

— Образование пересыщенных растворов и неравновесных фаз.

— Формирование чрезвычайно тонких, рафинированных микроструктур с небольшой элементарной сегрегацией.

— Образование очень мелких частиц второй фазы, таких как включения и карбиды.

Конечно, иногда эти эффекты желательны, но они должны рассматриваться в каждом конкретном случае.

Порошковый металл для 3d принтера от группы Farinia

Как правило, из-за утонченной микроструктуры металлов, полученных с помощью аддитивного производства, ожидается увеличение прочности и снижение пластичности по сравнению с обычными литыми или деформируемыми сплавами.

Слоистое построение детали отвечает за направленное затвердевание и анизотропию. В то время как картина сканирования энергетического пучка естественным образом генерирует уникальные микроструктуры.

Это воспринимается как недостаток методики. Тем не менее, он дает возможность настроить микроструктуру. Которая управляет шаблоном сканирования и использует разумную ориентацию детали в платформе.

Все новости в наших группах: вконтакте, twitter, facebook

Обсуждение закрыто.