1. Zlitine za tridimenzionalni tisk: vrste
Vrsta materiala določa, ali kovinski materiali za 3D-tiskanje spadajo med zlitine na osnovi železa, titan in zlitine na osnovi titana, zlitine na osnovi niklja, zlitine kobalt-kroma, aluminijeve zlitine, bakrove zlitine itd.
zlitina na osnovi železa
Zlitine na osnovi železa, ki so bile predhodno in podrobneje raziskane pri 3D tiskanju kovinskih materialov, so razred zlitin. Orodno jeklo, nerjaveče jeklo 316L, hitrorezno jeklo M2, jeklo za kalupe H13 in 15-5PH martenzitno starano jeklo večinoma določajo to vrsto zlitine. Zlitine na osnovi železa, ki so posebej primerne za proizvodnjo kalupov, imajo nizke stroške, veliko trdoto, izjemno žilavost in odlično obdelovalnost. Ena pomembna uporaba zlitin na osnovi železa je na primer 3D-tiskanje konformnih vodnih kalupov, ki lahko izboljšajo enakomernost temperaturnega polja, tako zmanjšajo napake izdelka in podaljšajo življenjsko dobo kalupa z natančno razporeditvijo hladilnih kanalov.
Zlitine iz titana in titana
Zaradi svoje velike visoke specifične trdnosti, izjemne toplotne odpornosti, odpornosti proti koroziji in dobre biokompatibilnosti so se titan in titanove zlitine razvili v popolne materiale v sektorjih, vključno z medicinskimi pripomočki, kemično opremo, vesoljsko in športno opremo. Toda titanova zlitina je običajen material, ki ga je težko obdelovati z velikimi obremenitvami in temperaturo med obdelavo ter močno obrabo orodja, ki omejuje njeno široko uporabo. Ker se lahko izvaja v zaščitnem atmosferskem okolju, s čimer se preprečijo interakcije med titanom in elementi, kot sta kisik in dušik, je tehnologija 3D-tiskanja zelo primerna za izdelavo titanovih zlitin. Hkratno hitro segrevanje in ohlajanje majhnih območij zmanjša tudi izhlapevanje komponent zlitine. Poleg tega lahko 3D-tiskanje proizvede zapletene oblike brez rezanja, s čimer se optimizira poraba materiala in znižajo stroški izdelave. Trenutno so čisti Ti, Ti6A14V (TC4) in Ti6A17Nb, ki se pogosto uporabljajo v vesoljskih delih in umetnih vsadkih, kot so kosti, zobje itd., med razpoložljivimi 3D-natisnjenimi titanom in titanovimi zlitinami.
zlitina na osnovi niklja
Med najhitreje razvijajočimi se in najpogosteje uporabljenimi superzlitinami so zlitine na osnovi niklja. Široko se uporabljajo v letalski, petrokemični, ladjedelniški, energetski in drugih sektorjih, imajo veliko trdnost in določeno odpornost proti koroziji pri 650–1000 stopinjah. Za turbinske lopatice in diske letalskih motorjev se na primer uporabljajo superzlitine na osnovi niklja. Tridimenzionalno natisnjene zlitine na osnovi niklja imajo pogosto stopnje Inconel 625, Inconel 718 in Inconel 939.
Zlitine kobalta in kroma
Čeprav se uporabljajo tudi kot visokotemperaturne zlitine, imajo zlitine na osnovi kobalta omejen razvoj zaradi omejenih virov. Zlitine na osnovi kobalta, ki se trenutno v veliki meri uporabljajo kot medicinski materiali za izdelavo zobnih in ortopedskih vsadkov, imajo večjo biokompatibilnost kot titanove zlitine. Običajno uporabljene 3D tiskane zlitine na osnovi kobalta so Co 212, Co 452, Co 502 in CoCr28Mo6.
zlitina aluminija
Nizka gostota, dobra odpornost proti koroziji, močna odpornost proti utrujenosti, visoka specifična trdnost in togost – vse to opredeljuje aluminijevo zlitino kot lahek material. Običajno uporabljeni razredi lite aluminijeve zlitine, material, ki se uporablja pri 3D-tiskanju, vključujejo AlSi10Mg, AlSi7Mg, AlSi9Cu3 itd. Večinoma je odvisno od običajnih tehnologij, kot so selektivno lasersko taljenje (SLM), taljenje z elektronskim žarkom (EBM) in neposredno nanašanje energije (DED). , tehnika 3D tiskanja aluminijeve zlitine Te tehnologije natančno segrejejo prah aluminijeve zlitine z uporabo visokoenergijski laserji ali elektronski žarki, torej taljenje in zlaganje plast za plastjo, da se končno proizvede predvidena oblika dela. Aplikacije za tehnologijo 3D tiskanja iz aluminijevih zlitin so precej široke v vesoljski, avtomobilski, medicinski in drugih industrijah.
kombinacija bakra
Bakrova zlitina, izdelana za uporabo v kalupnih vložkih ali zgorevalnih komorah raketnih motorjev, ima dobro toplotno prevodnost. Za zgorevalno komoro iz notranjih sten iz bakrove zlitine GRCop-84 in zunanjih sten iz nikljeve zlitine je NASA na primer uporabila tehnologijo 3D-tiskanja. Pri izdelavi notranjih sten je bila uporabljena tehnologija SLM; nanašanje varovalke z elektronskim žarkom je zaključilo zunanje stene. Zgorevalna komora po testiranju vžiga s polno močjo še vedno kaže dobro obliko, kar dokazuje, da ima tehnologija 3D tiskanja enak učinek kot običajna tehnologija in prihrani veliko časa in stroškov postopka.
2.3D tiskanje zlitin: aplikacije
Aeronavtika
V vesoljski industriji tehnologija 3D tiskanja zlitin ponuja sveže priložnosti za oblikovanje lahkih letal. Lopatice motorja in okvirje trupa je mogoče izdelati z natančnim uravnavanjem mikrostrukture in poti tiskanja zlitine, kar omogoča lahke in robustne komponente letala. Skupaj z izboljšano porabo goriva to skrajša cikel raziskav in razvoja ter zniža proizvodne stroške, s čimer se zmanjša skupna teža letala.
Proizvodnja avtomobilov
Dodatno obetavna v sektorju avtomobilske proizvodnje je tehnologija 3D tiskanja zlitin. Iz njega je mogoče izdelati pomembne dele avtomobilov, kot so sistemi vzmetenja, menjalniki itd. Integrirano tiskanje zapletenih struktur je mogoče doseči s tehnologijo 3D-tiskanja, s čimer se zmanjša število komponent in izboljša celotna zmogljivost in integracija vozila. Hkrati je mogoče tehnologijo 3D tiskanja zlitin prilagoditi zahtevam potrošnikov in tako zadovoljiti povpraševanje po raznolikih in visoko zmogljivih vozilih s trga.
orodja in oprema za medicino
V svetu medicinske opreme je tehnologija 3D tiskanja zlitin drastično spremenila medicinske inovacije. Iz njega je mogoče izdelati natančno medicinsko opremo in vsadke, kot so umetni sklepi, ortodontski aparati itd. S tehnologijo 3D-tiskanja je mogoče doseči natančno proizvodnjo in prilagoditev te opreme, s čimer se poveča udobje pacientov in stopnja uspešnosti operacije.
Več disciplin
Poleg zgoraj navedenih področij je tehnologija 3D tiskanja zlitin pokazala velike možnosti v več sektorjih, kot so gradbeništvo, umetnost in elektronika. Tehnologija zlitin 3D tiskanja lahko na primer ustvari zapletene in lepe skulpture v umetniški produkciji; v gradbenem sektorju se lahko uporablja za izdelavo zelo natančnih gradbenih komponent.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/conformal-cooling-for-3d-printing-mold.html