Bahan Bubuk Logam Untuk Pencetakan 3d

Pencetakan 3D logam adalah teknologi pencetakan 3D yang menggunakan serbuk logam untuk mencetak bagian logam secara langsung, juga dikenal sebagai sintering serbuk logam (SLM). Selain plastisitas yang baik, bubuk logam pencetakan 3D juga harus memenuhi persyaratan ukuran partikel bubuk halus dan distribusi ukuran partikel yang tinggi. Sempit, kebulatan tinggi, fluiditas yang baik dan persyaratan kepadatan curah yang tinggi. Saat ini, serbuk logam yang digunakan di sebagian besar printer 3D termasuk baja tahan karat, paduan aluminium, paduan kobalt-kromium, paduan tembaga, paduan titanium, dan paduan nikel. Paduan berbasis besi adalah rekayasa Bahan logam yang paling penting dan paling banyak digunakan dalam teknologi sebagian besar digunakan untuk pembentukan struktur kompleks, dan banyak digunakan di ruang angkasa, mobil, pembuatan kapal, manufaktur mesin, dan industri lainnya.

Jenis bubuk logam dan proses pencetakan 3D yang digunakan untuk menentukan sifat produk akhir

●Bubuk baja tahan karat

Bahan cetak logam yang relatif murah, hemat biaya, ketahanan korosi yang baik, kekuatan tinggi, dapat dengan cepat dan efisien memproduksi sejumlah kecil suku cadang industri yang kompleks.

●Bubuk paduan aluminium

Saat ini, paduan aluminium yang digunakan dalam pencetakan 3D logam terutama mencakup aluminium silikon AlSi12 dan AlSi10Mg. Aluminium silikon 12 adalah aditif ringan yang digunakan untuk menghasilkan bubuk logam dengan sifat termal yang baik. Kombinasi silikon dan magnesium memungkinkan paduan aluminium memiliki kekuatan yang lebih tinggi. dan kekakuan, sehingga cocok untuk geometri berdinding tipis dan kompleks, terutama dalam aplikasi dengan sifat termal yang baik dan bobot yang rendah. Paduan aluminium adalah kelas bahan struktural non-ferrous yang paling banyak digunakan dalam kekuatan tinggi, mendekati atau melampaui baja berkualitas tinggi, dan plastisitas yang baik. Penelitian menunjukkan bahwa paduan aluminium untuk pencetakan 3D dapat mencapai bagian padat, struktur kecil, dan sifat mekanik sebanding dengan atau bahkan lebih baik daripada bagian casting, dan dibandingkan dengan proses tradisional Kualitas suku cadang dapat dikurangi sebesar 22 persen, tetapi biaya dapat dikurangi sebesar 30 persen.

●Bubuk paduan kobalt-kromium

Karena ketahanan aus dan ketahanan korosi yang sangat baik, bubuk paduan kobalt-kromium untuk pencetakan 3D logam biasanya digunakan untuk mencetak berbagai sambungan buatan dan implan ortopedi, dan juga digunakan di bidang kedokteran gigi.

●Bubuk paduan tembaga

Dengan konduktivitas termal dan listrik yang sangat baik, tembaga dengan konduktivitas termal yang sangat baik dalam aplikasi manajemen termal dapat dikombinasikan dengan kebebasan desain untuk menghasilkan struktur internal yang kompleks dan saluran pendinginan yang sesuai.

●Bubuk paduan titanium

Ini banyak digunakan di bidang kedirgantaraan, menggunakan keunggulan pencetakan 3D untuk membantu mengoptimalkan desain produk, seperti mengganti bodi padat asli dengan struktur yang kompleks dan masuk akal, sehingga produk jadi memiliki bobot lebih rendah dan sifat mekanik yang lebih baik. Ini tidak hanya dapat mengurangi biaya tetapi juga produksi ringan dari setiap komponen dapat dicapai.

●Bubuk paduan nikel

Ketahanan oksidasi dan ketahanan korosi paduan nikel membuatnya cocok untuk lingkungan yang keras dengan suhu tinggi dan tekanan tinggi. Ketika paduan nikel dipanaskan, lapisan oksida yang tebal dan stabil akan dipasifkan pada permukaan paduan untuk melindungi bagian dalam paduan dari korosi. Sifat mekanik yang baik dipertahankan pada rentang suhu yang luas.

Bagaimana bahan bubuk digunakan untuk pencetakan 3D

Sinar laser berenergi tinggi, dikendalikan oleh data model 3D, digunakan untuk melelehkan matriks logam secara lokal, sementara sintering memadatkan bahan logam bubuk dan secara otomatis menumpuk lapis demi lapis untuk menghasilkan bagian padat geometris yang padat.

Cara Memproduksi Bubuk Logam Pencetakan 3D

Pembuatan serbuk logam adalah aspek mendasar dari metalurgi serbuk. Metode berbeda yang digunakan untuk membuat serbuk logam meliputi reduksi, elektrolisis, dekomposisi karbonil, penggilingan, dan atomisasi.

Empat metode yang paling banyak digunakan untuk memproduksi serbuk logam adalah reduksi solid-state, elektrolisis, kimia, dan atomisasi.

Sebagian besar produsen menggunakan metode elektrolisis dan reduksi untuk menghasilkan serbuk logam elemental. Tetapi mereka tidak cocok untuk produksi bubuk paduan. Namun, metode atomisasi cenderung mengatasi keterbatasan ini, sehingga produsen menggunakannya untuk produksi bubuk paduan.

Elektrolisis adalah metode lain yang digunakan untuk menghasilkan logam bubuk. Dengan memilih komposisi elektrolit yang tepat, suhu, konsentrasi dan kerapatan arus, logam yang berbeda dapat disimpan sebagai spons atau bubuk. Ini dapat diikuti dengan pencucian, pengeringan, pengurangan, anil dan dihancurkan. Metode ini menghasilkan serbuk logam dengan kemurnian yang sangat tinggi. Ini pada dasarnya digunakan untuk bubuk tembaga yang sangat konduktif karena kebutuhan energinya yang tinggi.

Metode atomisasi mengacu pada metode penghancuran logam cair menjadi partikel dengan ukuran kurang dari 150 m dengan metode mekanis. Menurut metode penghancuran logam cair, metode atomisasi meliputi atomisasi dua aliran, atomisasi sentrifugal, atomisasi ultrasonik, atomisasi vakum, dll. Metode atomisasi ini memiliki karakteristiknya sendiri dan telah berhasil digunakan dalam produksi industri. Di antara mereka, metode atomisasi uap air memiliki keunggulan peralatan dan proses produksi yang sederhana, konsumsi energi yang rendah dan ukuran batch yang besar, dan telah menjadi bubuk logam utama. Metode produksi industri.

Persyaratan kinerja pencetakan 3D untuk serbuk logam

1. Kemurnian

Inklusi keramik secara signifikan akan mengurangi kinerja bagian akhir, dan inklusi ini umumnya memiliki titik leleh yang tinggi dan sulit untuk disinter, sehingga tidak boleh ada inklusi keramik dalam bubuk. Selain itu, kandungan oksigen dan nitrogen juga perlu dikontrol secara ketat. Saat ini, teknologi persiapan bubuk untuk pencetakan 3D logam terutama didasarkan pada metode atomisasi. Serbuk memiliki luas permukaan spesifik yang besar dan mudah teroksidasi. Dalam bidang aplikasi khusus seperti aerospace, pelanggan memiliki persyaratan yang lebih ketat untuk indeks ini, seperti superalloy. Kandungan oksigen bubuk adalah 0.006 persen -0.018 persen , kandungan oksigen bubuk paduan titanium adalah 0,007 persen -00,013 persen , dan kandungan oksigen bubuk baja tahan karat adalah 0,010 persen -0,025 persen .

2. Fluiditas bubuk dan kerapatan curah

Fluiditas bubuk secara langsung mempengaruhi keseragaman penyebaran bubuk selama proses pencetakan dan stabilitas proses pengumpanan bubuk. Fluiditas berhubungan dengan morfologi serbuk, distribusi ukuran partikel dan densitas curah. Semakin kecil proporsi bubuk halus, semakin baik fluiditasnya; kerapatan partikel tetap tidak berubah, kerapatan relatif meningkat, dan fluiditas bubuk meningkat. Selain itu, adsorpsi air, gas, dll. pada permukaan partikel akan mengurangi fluiditas bubuk.

3. Distribusi ukuran partikel bubuk

Peralatan pencetakan 3D yang berbeda dan proses pembentukan memiliki persyaratan yang berbeda untuk distribusi ukuran partikel bubuk. Saat ini, kisaran ukuran partikel bubuk yang umum digunakan dalam pencetakan 3D logam adalah 15-53μm (bubuk halus), dan 53-105μm (bubuk kasar). Pilihan ukuran partikel bubuk logam untuk pencetakan 3D terutama Menurut printer logam dengan sumber energi yang berbeda, printer yang menggunakan laser sebagai sumber energi cocok untuk menggunakan bubuk 15-53μm sebagai bahan habis pakai karena titik fokusnya yang halus dan mudah meleleh dari bubuk halus. Metode pasokan bubuk adalah lapisan bubuk lapisan demi lapisan; Printer penyebar bubuk dengan berkas elektron sebagai sumber energi memiliki titik fokus yang sedikit lebih tebal, yang lebih cocok untuk melelehkan bubuk kasar, dan cocok untuk penggunaan bubuk kasar 53-105 m; untuk printer jenis pengumpanan bubuk koaksial, ukuran partikel 105-150 m dapat digunakan bubuk sebagai bahan habis pakai.

4. Morfologi bubuk

Morfologi serbuk berkaitan erat dengan metode preparasi serbuk. Umumnya, ketika gas logam atau cairan cair diubah menjadi bubuk, bentuk partikel bubuk cenderung bulat. Sebagian besar bubuk yang dibuat dengan metode ini adalah dendritik. Secara umum, semakin tinggi sphericity, semakin baik fluiditas partikel bubuk. Bubuk logam pencetakan 3D membutuhkan aspherisitas lebih dari 98 persen sehingga penyebaran bubuk dan pengumpanan bubuk lebih mudah dilakukan selama pencetakan.

Pentingnya Pencetakan Serbuk Logam 3D

Bubuk logam membuat pencetakan 3D lebih cepat dan memungkinkan pembuatan prototipe cepat. Pabrikan juga dapat memodifikasi desain dengan lebih efisien. Metode ini juga hemat biaya karena printer 3D logam hanya menggunakan sejumlah bahan yang dibutuhkan untuk membuat bagian yang diinginkan. Membuat desain suku cadang mesin yang rumit menjadi mudah dan memungkinkan produksi suku cadang mesin yang "mustahil".