Miért alkalmas az alumínium fém 3D nyomtatáshoz?
A fém 3D nyomtatás, és különösen a szelektív lézeres olvasztás úgy működik, hogy a lézert egy vékony fémporrétegen pásztázzák, hogy megolvasztsák, majd rétegenként megismételjék a folyamatot. Az alumíniumötvözetek jól reagálnak erre a folyamatra, mivel az alumíniumpor hatékonyan nyeli el a lézerenergiát, és az anyag alacsony sűrűsége azt jelenti, hogy alkatrészenként kevesebb tömeg mozog és olvad meg. A legelterjedtebb ötvözet az AlSi10Mg, egy alumínium-szilícium-magnéziumötvözet, jó önthetőséggel, amely jól átadja az adalékolási folyamatot.
Az additív gyártás a megmunkálás geometriai korlátait is megszünteti: belső hűtőcsatornák, rácsszerkezetek és topológiájú,{0}}optimalizált formák, amelyek nem fúrhatók vagy marhatók, közvetlenül megépíthetők, ami vonzóvá teszi az alumínium AM-et hőcserélők, tartókonzolok és könnyű szerkezeti részek számára.
Kulcsfontosságú folyamatparaméterek a szelektív lézerolvasztáshoz
A nyomtatott alumínium minősége a folyamatparaméterek kis csoportjától függ. A 150 és 400 W közötti lézerteljesítményt és a durván 800 és 2000 mm/s pásztázási sebességet ki kell egyensúlyozni, hogy elkerüljük a kulcslyukak okozta porozitást vagy az összeolvadás hiányát. A rétegvastagság jellemzően 30-50 mikron, ami befolyásolja a felületi minőséget és az építési időt is. Az építőlemez előmelegítése körülbelül 150 Celsius fokra csökkenti a maradék feszültséget és a torzítást, az inert argon- vagy nitrogénatmoszféra pedig megakadályozza a reaktív olvadt alumínium oxidációját.
Az optimalizált paraméterekkel a nyomtatott alumínium alkatrészek rutinszerűen elérik a 99,5% feletti relatív sűrűséget, és a folyamatablakot az egyes összeállításokhoz nyomtatott tesztszelvények igazolják.
Feldolgozás a mechanikai és felületi minőség érdekében-
Mivel-az épített alumínium alkatrészeket általában tehermentesítik-a építőlemezen, majd megmunkálással vagy huzalvágással eltávolítják. A meleg izosztatikus préselés emelt hőmérsékleten és nyomáson bezárja a belső üregeket és javítja a fáradási teljesítményt. A CNC megmunkálás a kritikus felületeket szűk tűréshatárokhoz hozza, és a sörétes vágás javíthatja a fáradással szembeni ellenállást a nyomómaradék feszültség bevezetésével. Az eloxálás korrózióvédelmet és színes felületkezelést tesz lehetővé, míg az olyan felületkezelések, mint a vibrációs felületkezelés és a szemcseszórás javítják a megjelenést.
A minőség-ellenőrzés jellemzően magában foglalja a CT-vizsgálatot a belső hibák kimutatására, a sűrűségmérést és a reprezentatív kuponok mechanikai tesztelését.
A legtöbbet hozó iparágak
A repülőgépipar nyomtatott alumínium konzolokat és hőcserélőket használ, ahol minden megtakarított tömeg gramm csökkenti az üzemanyag elégetését. Az autóipari cégek alumínium AM-t használnak prototípusokhoz és kis{1}}szériás alkatrészekhez, ami jelentősen lerövidíti a fejlesztési időt a szerszámozáson{2}} alapuló módszerekhez képest. Az orvostechnikai eszközök gyártói porózus alumínium szerkezeteket használnak az implantátumokhoz, a robotika és az ipari berendezések gyártói pedig kihasználják a tervezési szabadságot az egyedi, kis mennyiségű -komponensek esetében. A pótalkatrészek igény szerinti nyomtatása csökkenti a raktárkészletet és az elavulás kockázatát is.
Újrahasznosított por alumíniumból AM
Az AM alumíniumport porlasztással állítják elő, és a speciális eljárások a megmunkálási hulladékot vissza tudják alakítani gömb alakú porrá. Az újrahasznosított port szorosabb szemcseméret-eloszlásra, jellemzően 15-45 mikronra kell szitálni, és oxigéntartalmát alacsonyan, általában 0,1% alatt kell tartani, hogy a mechanikai tulajdonságai megfeleljenek a szűz anyagnak. A por újrafelhasználási ciklusai korlátozottak, jellemzően 5-10-szer, mielőtt a port fel kell frissíteni szűz anyaggal, és a termelési létesítményekben bevett gyakorlat a fel nem használt por zárt hurkú újrahasznosítása.
GYIK
Melyik alumíniumötvözetet használják leginkább a 3D nyomtatásban?
Az AlSi10Mg a legszélesebb körben használt alumíniumötvözet a szelektív lézeres olvasztáshoz, jó lézerabszorpciója, önthetősége és hőkezelés utáni mechanikai tulajdonságai miatt.
Milyen sűrűséget érhetnek el a nyomtatott alumínium alkatrészek?
Az optimalizált lézerteljesítmény, a pásztázási sebesség és a légkör szabályozása révén az alkatrészek általában 99,5% feletti relatív sűrűséget érnek el, és a forró izosztatikus préselés tovább javíthatja a belső hangminőséget.
A 3D{1}}nyomtatott alumínium olyan erős, mint a kovácsolt alumínium?
A T6 típusú hőkezelés után nyomtatott AlSi10Mg szakítószilárdság 300-400 MPa tartományban van, ami hasonló vagy nagyobb, mint az öntött alumíniumé, és számos szerkezeti alkalmazáshoz megfelelő, bár a tervezési megengedett értékeket teszteléssel kell ellenőrizni.
Miért van szükség inert atmoszférára a nyomtatás során?
Az olvadt alumínium levegőben gyorsan oxidálódik, ami oxidzárványokat és porozitást hoz létre. Az argon vagy nitrogén atmoszféra alacsonyan tartja az építőkamra oxigéntartalmát.
Az alumínium AM alkatrészek eloxálhatók?
Igen. A nyomtatott alumínium részek eloxálhatók a korrózióvédelem és a megjelenés érdekében, bár előfordulhat, hogy a megépített felületet először megmunkálni vagy polírozni kell az egyenletes felület érdekében.
Mennyire drága az alumínium 3D nyomtatás a megmunkáláshoz képest?
Kis mennyiségek és összetett geometria esetén az AM gyakran olcsóbb, mint a megmunkálás, mert kiküszöböli a szerszám- és anyagpazarlást; egyszerű, nagy mennyiségű{0}}alkatrészek esetében a hagyományos eljárások gazdaságosabbak maradnak.