Kovový tisk 3D, známý také jako kovová fúze, si v posledních několika letech získal nové trhy v letecké, zdravotnické, stavební a automobilové sféře s nesrovnatelnými výhodami a výhodami. V současné době je technologie kovových tiskáren 3D rychlá a relativně levná, lze je také použít k vytváření velkých struktur. Technologie tisku zahrnuje především selektivní laserové slinování (SLS), fúzi elektronového paprsku (EBM), selektivní laserovou fúzi (SLM) a laserové inženýrské tvarování sítí (LENS). SLM využívá vysoce energetický laserový zdroj, který může roztavit různé kovové prášky, je nejčastěji používanou metodou. Kovový prášek používaný pro tiskárny 3D v tuzemsku i zahraničí jsou obecně: nástrojová ocel, martenzitická ocel, nerezová ocel, čistá titanová a titanová slitina, hliníková slitina, niklová slitina, slitina mědi, slitina kobaltu a chromu a tak dále.
NEREZOVÁ OCEL
Nerez je první materiál používaný při 3D tisku kovů díky dobré chemické odolnosti, vysoké teplotní odolnosti a dobrým mechanickým vlastnostem. V současnosti se v kovovém 3D tisku používají hlavně tři druhy nerezové oceli: austenitická nerezová ocel 316L, martenzitická nerezová ocel 15-5PH a martenzitická nerezová ocel 17-4PH.
316L Austenitická nerezová ocel s vysokou pevností a odolností proti korozi může být snížena na nízkou teplotu v širokém rozsahu teplot. Aplikuje se v různých strojírenských aplikacích, jako je letecký a petrochemický průmysl, stejně jako zpracování potravin a lékařská péče.
15-5PH Martenzitická nerezová ocel, známá též jako nerezavějící oceli zvaná martenzitická stárnutí (vyzrážené vytvrzení), má vysokou pevnost, dobrou houževnatost a odolnost proti korozi, což je další tvrdnutí oceli bez feritu. V současné době je široce používán v leteckém, petrochemickém, chemickém, potravinářském, papírenském a zpracovatelském průmyslu.
17-4 PH Martensitická nerezová ocel, která má ještě vysokou pevnost a vysokou houževnatost pod 315 ℃ a má vysokou odolnost proti korozi a může přinést vynikající tažnost jako stav laserového obrábění.
TITÁNOVÁ SLEVA
Titanové slitiny se díky své vysoké teplotní odolnosti, vysoké odolnosti proti korozi, vysoké pevnosti, nízké hustotě a biokompatibilitě široce používají v leteckém průmyslu, chemickém průmyslu, jaderném průmyslu, sportovním zařízení a zdravotnických zařízeních. Části z titanové slitiny byly široce používány ve vysoce technických oborech, jako jsou vojenské letadla F14, F15, F117, B2 a F22. Podíl titanu používaného v letadle Boeing 747 je 24%, 27%, 25%, 26% a 42%. Tradiční kování a způsoby lití při výrobě velkých dílů z titanové slitiny mají mnoho nevýhod, jako je vysoká cena, složitý proces, nízká míra využití materiálu a obtížné následné zpracování, které brání jeho širšímu použití. Technika tisku Metal 3D může v zásadě řešit tyto problémy, takže se v posledních letech stala novou technologií pro výrobu dílů z titanové slitiny.
TiAl6V4 (Gr5) je první slitina používaná při výrobě tisku SLM3D. Nicméně špatná odolnost proti deformaci z umělé hmoty a odolnost proti opotřebení titanu omezují jeho použití při vysokých teplotách, korozi a odolnosti proti opotřebení. Proto se do slitin titanu zavádí Re a Ni a 3D potažený kompozitní postřikovač 2200D byl úspěšně aplikován na spalovací komoru leteckého motoru a provozní teplota může dosáhnout XNUMX%.
KOBALT
H13 horká pracovní ocel je jedním z nich. Nástrojové oceli jsou v průmyslových částech široce používány díky vynikající tvrdosti, odolnosti proti opotřebení, odolnosti proti deformacím a schopnosti udržovat ostré hrany při vysokých teplotách. Martenzitické oceli, které jako příklad používají Martensite 300, také známé jako maragingové oceli, jsou známé díky vysoké pevnosti, houževnatosti a rozměrové stálosti během stárnutí. Vzhledem k vysoké tvrdosti a odolnosti proti opotřebení je Martensite 300 vhodný pro mnoho typů aplikací, jako jsou vstřikovací formy, odlitky z lehkých kovových slitin, lisování a vytlačování, a je také široce používán v leteckém průmyslu, v trupových součástech s vysokou pevností a v závodních automobilových součástech.
SLITINA HLINÍKU
Hliníkové slitiny mají vynikající fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti a byly široce používány v mnoha oborech. Vlastnosti samotných hliníkových slitin (jako je snadná oxidace, vysoká odrazivost a tepelná vodivost) zvyšují obtížnost výroby selektivní laserové fúze. Při tisku hliníkových slitin se vyskytují některé problémy, jako je oxidace, zbytkové napětí, nedostatky v dutinách a zhuštění v procesu SLM. Tyto problémy lze zlepšit přísnou ochranou atmosféry, zvýšením výkonu laseru a snížením rychlosti zametání. V současnosti SLM tiskne materiály ze slitin hliníku, hlavně slitiny Al-Si-Mg, jako jsou AlSi12 a AlSi10Mg. Hliník-křemík 12 je lehký přísad, který vyrábí kovový prášek s dobrým tepelným výkonem. Může být použit na tenké stěnové části, jako jsou výměníky tepla nebo jiné součásti. To může být také aplikováno na prototyp a výrobní části leteckého a leteckého průmyslu. Přidání křemíku a hořčíku dává hliníkové slitině větší pevnost a tvrdost, takže je vhodná pro tenké stěny a složité geometrické části, zejména v případě dobrého tepelného výkon a nízkou hmotnost.
HLINÍKOVÁ SLITINA
Jako nejlehčí konstrukční slitina má slitina hořčíku možnost nahradit ocel a slitinu hliníku v mnoha aplikačních oblastech díky svým speciálním vlastnostem s vysokou pevností a tlumením. Například lehké aplikace slitin hořčíku v automobilových a leteckých součástkách mohou snížit spotřebu paliva a emise výfukových plynů. Slitina Mg má vynikající degradaci in situ a biokompatibilitu, s nízkým Youngovým modulem a blízkou síle lidské kosti. Má větší perspektivu aplikace v chirurgické implantaci než tradiční slitina.
SLEVY VYSOKÉ TEPLOTY
Vysoce teplotní slitina se týká slitiny superzliatiny, která jako základ tvoří železo, nikl a kobalt a může i nadále dlouhodobě pracovat při vysokých teplotách 600 ℃ nebo vyšších a stresových podmínkách. Má vysokou tepelnou pevnost, dobrou odolnost proti korozi a odolnost proti oxidaci a dobrou plasticitu a houževnatost. V současné době se slitiny mohou zhruba rozdělit do tří kategorií: slitiny na bázi Fe, slitiny na bázi niklu a slitiny kobaltu.
Super slitina se používá hlavně ve vysoce výkonných motorech. U moderních moderních leteckých motorů je použití materiálu ze superzliatiny pro 40% ~ 60% celkové hmotnosti motoru. Vývoj moderních vysoce výkonných leteckých motorů vyžaduje stále vyšší a vyšší teplotu a výkonnost superzliatiny. Tradiční metalurgický proces ingotů je pomalý v chlazení, některé prvky a segregace druhé fáze jsou vážné v ingotách. Tisk 3D je nová metoda, která řeší technické překážky v tváření slitin niklu.
V důsledku toho, Inconel 625 se často používá v kovových částech používaných v námořních aplikacích a při výrobě ropy a zemního plynu. Inconel 718 je stará verze 625. 718 je slitina na bázi niklu, která má dobrou odolnost proti korozi a odolnost proti teplu, protažení, únavě a tečení a je vhodná pro nejrůznější špičkové aplikace, jako jsou letecké turbínové motory a pozemní turbíny. Slitina Inconel 718 je nejčastěji používanou slitinou na bázi niklu a je také nejčastěji používanou slitinou leteckého motoru v současnosti.
Slitina kobaltu a chrómu má vysokou pevnost, silnou odolnost proti korozi, dobrou biokompatibilitu a nemagnetické vlastnosti. Používá se hlavně v chirurgických implantátech, včetně slitin umělých kloubů, kolenních kloubů a kyčelních kloubů, a může se také používat v části motorů, módě a klenotnictví.
Od vývoje technologie tisku 3D v 1990, od počátečních polymerních materiálů až po kovový prášek, bylo vyvinuto a používáno mnoho nových technologií, nových zařízení a nových materiálů. Existuje široká škála kovových materiálů vhodných pro průmyslový tisk 3D, ale pouze několik specifikovaných práškových materiálů splňuje požadavky průmyslové výroby. Ačkoli technologie tisku 3D kovového prášku dosáhla v současné době jistých úspěchů, materiál je stále největším faktorem a požadavky na tiskové materiály 3D jsou ještě vyšší. Vývoj technologie tisku kovového prášku 3D má proto dlouhou cestu.