1. Kolmiulotteiset painatuslejeeringit: tyypit
Materiaalityyppi määrittää, kuuluvatko 3D-tulostusmetallimateriaalit rautapohjaisiin metalliseoksiin, titaaniin ja titaanipohjaisiin seoksiin, nikkelipohjaisiin seoksiin, kobolttikromilejeeringeihin, alumiiniseoksiin, kupariseoksiin jne.
rautapohjainen seos
Aiemmin tutkitut ja perusteellisemmin 3D-tulostuksessa metallimateriaalit, rautapohjaiset seokset ovat metalliseosluokka. Työkaluteräs, 316L ruostumaton teräs, M2-pikateräs, H13-muottiteräs ja 15-5PH-martensiittisen vanhennettu teräs määrittelevät enimmäkseen tämän tyyppisen seoksen. Erityisesti muottien valmistukseen soveltuvilla rautapohjaisilla metalliseoksilla on alhaiset kustannukset, suuri kovuus, erinomainen sitkeys ja erinomainen työstettävyys. Esimerkiksi rautapohjaisten metalliseosten tärkeä käyttökohde on 3D-tulostus mukautuvilla vesikulkureiteillä, mikä voi parantaa lämpötilakentän tasaisuutta, mikä minimoi tuotevirheet ja pidentää muotin käyttöikää järjestämällä jäähdytyskanavat tarkasti.
Seokset titaanista ja titaanista
Suuren ominaislujuutensa, erinomaisen lämmönkestävyytensä, korroosionkestävyytensä ja hyvän biologisen yhteensopivuuden ansiosta titaanista ja titaaniseoksesta on kehittynyt täydellisiä materiaaleja aloilla, kuten lääketieteellisissä laitteissa, kemiallisissa laitteissa, ilmailu- ja urheiluvälineissä. Mutta titaaniseos on yleinen kova työstettävä materiaali, jolla on suuri rasitus ja lämpötila käsittelyn aikana ja kova työkalun kuluminen, mikä rajoittaa sen laajaa käyttöä. 3D-tulostustekniikka sopii hyvin titaaniseosten valmistukseen, koska se voidaan tehdä suojaavassa ilmakehän ympäristössä, mikä estää titaanin ja hapen ja typen kaltaisten alkuaineiden vuorovaikutuksen. Pienten alueiden samanaikainen nopea lämmitys ja jäähdytys vähentää myös seoskomponenttien haihtumista. Lisäksi 3D-tulostus voi tuottaa monimutkaisia muotoja leikkaamatta, mikä optimoi materiaalin käytön ja alentaa valmistuskustannuksia. Tällä hetkellä puhdas Ti, Ti6A14V (TC4) ja Ti6A17Nb, joita käytetään paljon ilmailun osissa ja keinotekoisissa implanteissa, kuten luissa, hampaissa jne., kuuluvat saatavilla oleviin 3D-tulostettuihin titaaneihin ja titaaniseoksiin.
nikkelipohjainen seos
Nopeimmin kehittyviä ja eniten käytettyjä superseoksia ovat nikkelipohjaiset seokset. Niitä käytetään laajasti lentokoneissa, petrokemianteollisuudessa, laivanrakennuksessa, energia- ja muilla aloilla, ja niillä on suuri lujuus ja selvä korroosionkestävyys 650–1000 asteessa. Esimerkiksi lentokoneiden moottoreiden turbiinien siipille ja levyille löytyy käyttöä nikkelipohjaisille superseoksille. Kolmiulotteisilla painetuilla nikkelipohjaisilla metalliseoksilla on usein Inconel 625-, Inconel 718- ja Inconel 939 -laatuja.
Kobolttikromin seokset
Vaikka niitä käytetään myös korkean lämpötilan seoksina, kobolttipohjaisten metalliseosten kehitys on rajoitettua resurssirajoitusten vuoksi. Tällä hetkellä kobolttipohjaisilla seoksilla, joita käytetään laajasti lääketieteellisinä materiaaleina hammaslääketieteellisten ja ortopedisten implanttien valmistukseen, on parempi biologinen yhteensopivuus kuin titaaniseoksilla. Yleisesti käytetyt 3D-painetut kobolttipohjaiset metalliseoslaadut koostuvat Co 212:sta, Co 452:sta, Co 502:sta ja CoCr28Mo6:sta.
alumiiniseos
Matala tiheys, hyvä korroosionkestävyys, vahva väsymiskestävyys, korkea ominaislujuus ja jäykkyys - kaikki nämä määrittelevät alumiiniseoksen kevyeksi materiaaliksi. Valetussa alumiiniseoksessa yleisesti käytettyjä laatuja, 3D-tulostuksessa käytettyjä materiaaleja ovat AlSi10Mg, AlSi7Mg, AlSi9Cu3 jne. Useimmiten riippuen yleisistä teknologioista, kuten selektiivinen lasersulatus (SLM), elektronisuihkusulatus (EBM) ja suora energiapinnoitus (DED) , alumiiniseoksesta valmistettu 3D-tulostustekniikka Nämä tekniikat kuumentavat alumiiniseosjauhetta tarkasti käyttämällä korkean energian lasereita tai elektroneja palkit, joten sulattaminen ja pinoaminen kerros kerrokselta tuottaa lopulta osan aiotun muodon. Alumiinilejeeringin 3D-tulostusteknologian sovellukset ovat melko laajat ilmailu-, auto-, lääke- ja muilla aloilla.
kupari yhdistelmä
Kupariseoksella on hyvä lämmönjohtavuus, joka on valmistettu käytettäväksi muottien sisällä tai rakettimoottorien polttokammioissa. Esimerkiksi NASA käytti 3D-tulostustekniikkaa palokammioon, joka oli valmistettu GRCop-84-kupariseoksesta sisäseinistä ja nikkeliseoksesta ulkoseinistä. Sisäseinien valmistuksessa käytettiin SLM-tekniikkaa; elektronisuihkusulakepinnoitus viimeisteli ulkoseinät. Polttokammio on edelleen hyvässä kunnossa täysitehoisen sytytystestin jälkeen, mikä osoittaa, että 3D-tulostusteknologialla on sama vaikutus kuin perinteisellä tekniikalla ja se säästää paljon aikaa ja prosessikustannuksia.
2.3D-tulostuslejeeringit: Sovellukset
Ilmailu
Ilmailu- ja avaruusteollisuudessa 3D-tulostuksen metalliseosteknologia tarjoaa tuoreita mahdollisuuksia lentokoneiden kevyeen suunnitteluun. Moottorin siivet ja rungon rungot voidaan valmistaa säätämällä tarkasti metalliseoksen mikrorakennetta ja painopolkua, mikä mahdollistaa kevyet ja kestävät lentokonekomponentit. Polttoainetalouden parantamisen ohella tämä lyhentää tutkimus- ja kehityssykliä ja alentaa valmistuskustannuksia, mikä keventää lentokoneen kokonaispainoa.
Autojen tuotanto
Lisäksi autoteollisuudessa merkittävä lupaus on 3D-tulostuksen metalliseosteknologia. Siitä voidaan valmistaa tärkeitä autojen osia, kuten jousitusjärjestelmiä, vaihteistoja jne. Monimutkaisten rakenteiden integroitu tulostus voidaan suorittaa 3D-tulostustekniikalla, mikä vähentää komponenttien määrää ja parantaa ajoneuvon koko suorituskykyä ja integraatiota. Samanaikaisesti 3D-tulostuksen metalliseosteknologiaa voidaan räätälöidä vastaamaan kuluttajien vaatimuksia, mikä vastaa monipuolisten ja tehokkaiden ajoneuvojen kysyntää markkinoilla.
lääketieteen työkaluja ja laitteita
Lääketieteellisten laitteiden maailmassa 3D-tulostuksen metalliseosteknologia on muuttanut lääketieteellistä innovaatiota dramaattisesti. Siitä voidaan valmistaa tarkkuuslääketieteellisiä laitteita ja implantteja, kuten tekoniveliä, oikomishoitolaitteita jne. 3D-tulostustekniikan avulla voidaan toteuttaa näiden laitteiden tarkka tuotanto ja räätälöinti, mikä parantaa potilaan mukavuutta ja leikkauksen onnistumisastetta.
Useita tieteenaloja
Edellä lueteltujen alojen lisäksi 3D-tulostusmetalliteknologia on osoittanut suuria mahdollisuuksia useilla aloilla, kuten rakentamisessa, taiteessa ja elektroniikassa. Esimerkiksi 3D-tulostuksen metalliseosteknologia voi luoda monimutkaisia ja kauniita veistoksia taiteellisessa tuotannossa; rakennusalalla sitä voidaan hyödyntää erittäin tarkkojen rakennuskomponenttien luomiseen.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/conformal-cooling-for-3d-printing-mold.html