3D 打印金属材料

点击量:898 发布时间:2021-11-22 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司

        3D 打印的存在时间比大多数人想象的要长——第一个 3D 打印是由 Hideo Kodama 1981 年制造的。但从那时起,3D 打印已经取得了长足的进步,打印的分辨率低至百分之二毫米。3D 打印是一种创新的生产方法:使用计算机软件详细地可视化 3D 对象,将数据发送到 3D 打印机,然后打印机进行创建。几乎所有消费类打印机都只能用塑料打印,但这种情况不会持续太久。

     当今的金属制造过程涉及大量能源和大量废物:在某些产品的制造中,使用的金属高达 90% 被切割掉。这涉及过度使用能源和金属,此外还会使成品比实际需要的重量重达 60%,例如,后者在航空业中是一个昂贵的障碍。

     相比之下,3D 打印使用的材料几乎与实际物体中存在的材料一样多,从而将浪费减少到零。但这一切直到现在才算数,因为 3D 打印机只能在塑料上工作的巨大限制因素。但是现在,世界各地的几家公司正在设计用金属而不是塑料打印的 3D 打印机。

 

3D 打印金属丝和粉末

     今天是否打印金属合金有两个主要驱动因素:可印刷性和需求。尽管有各种各样的金属 3D 打印工艺,但几乎所有工艺都依赖于金属粉末。这些材料在打印时有两种形式:原始 3D 打印金属粉末,或结合粉末 3D 打印金属丝。因此,当今可印刷的金属材料在很大程度上受到粉末可用性以及粉末是否可以有效结合的限制。例如,众所周知,铝很难很好地打印,因此相对不常见。

     金属 3D 打印对于难以加工的零件非常有用,无论是复杂性还是材料,因为特别是在小批量时,它可以更便宜。不锈钢、工具钢、钛等较硬的材料更难加工,需要更高质量的工具、更好的机器和更多的管理费用。增加的自然制造成本增加了 3D 打印提供的相对价值,使它们能够跨越 3DP 变得有价值的拐点。另一方面,易于加工且价格低廉的材料(低等级钢、铝)并不像需求那样,因为它们已经很容易制造。这形成了一组传统上很难使用的常见金属印刷材料,通过添加而不是减法变得简单。

3D 打印最常见的金属有哪些?

不锈钢(17-4 PH316L304

工具钢(H13A2D2

特种合金(铬镍铁合金、钴铬合金等)

(Ti64)

铝(404760617075

3D 打印

      钢是最常见的金属 3D 打印材料。它的强度、可转化为 3D 打印金属粉末的能力、相对较低的成本和后加工性使其成为可用于许多应用的材料。大多数种类的钢都可以印刷:最常见的两种是不锈钢和工具钢。并非所有钢都被普遍印刷——合金钢是最常见的常规制造,很少被印刷。由于它们较低的传统制造成本和较差的材料特性,它们作为打印材料的价值不高

不锈钢

      不锈钢是坚固、坚硬的钢,由于其显着的铬含量(至少 12%,通常高达 18%)而具有出色的耐腐蚀性。它们有两种不同的品种,奥氏体和马氏体。

3D 打印金属材料

 

不锈钢格子,用选择性激光熔化打印机打印。图片来自Axom

 

奥氏体不锈钢是最常见的不锈钢类型。它们耐腐蚀,可以加工和焊接,但不能进行热处理。303 304 是最常见的奥氏体不锈钢类型,而 316L 是一种可最大限度提高耐腐蚀性的变体。

马氏体不锈钢比奥氏体钢硬得多,但更脆,耐腐蚀性较差。作为一个整体,它们缺乏奥氏体钢的通用性——但是,它们可以进行热处理和沉淀硬化。当您需要坚硬且坚硬的不锈钢时,它们是最佳选择。17-4 PH 是一种特别有用的马氏体不锈钢,可以对其进行热处理以适应各种材料特性——它也是最常见的马氏体钢,但其他(如 420)也被印刷。

工具钢

 

      工具钢以其核心应用而得名——所有品种的工具。它们含有碳化物,这是一种极其坚硬的化合物,对其切割、研磨、冲压、成型或成型的能力至关重要。通常,它们非常坚硬、耐磨,并且可以在高温下使用。工具钢由AISI - SAE分级系统分类,按功能分为类型。最常见的三种金属 3D 打印类型是 A 系列、D 系列和 H 系列工具钢。