Hogyan válasszuk ki a megfelelő fémet 3D nyomtatási projektjéhez

Egy mérnök a közelmúltban leadta első fém 3D nyomtatási rendelését, és az anyagmezőbe egyszerűen "rozsdamentes acélt" írt. Az alkatrészek 30%-os túlsúllyal érkeztek, és nem sikerült az összeszerelés ellenőrzése. Alumíniumot kellett volna használniuk.

Egy másik ügyfél a legolcsóbb alumíniumötvözetet választotta orvostechnikai eszköz prototípusához. A mintákat elutasították, mert nem rendelkeztek a szükséges biokompatibilitási tanúsítvánnyal.

Az additív gyártás világában a nem megfelelő anyag kiválasztása nem csak a számlát emeli fel-, hanem hetek átfutási idejébe és a projekt hitelességébe kerül. A siker nem a "legerősebb" fém megtalálásán múlik; az anyag tulajdonságainak az alkatrész környezetéhez igazításáról van szó.

Miért az anyagválasztás a legmagasabb{0}}megtérülési döntés?

A legtöbb anyagi hiba abból adódik, hogy „örökölt tervezési gondolkodásmód”-választott egy fémet, mert az működött a CNC megmunkálásnál. A 3D nyomtatásban azonban az anyagválasztás meghatározza a teljes termelési ökoszisztémát: a nyomtatási folyamatot, a szükséges tartószerkezeteket és az utófeldolgozás intenzitását.

Az iparági adatok azt sugallják, hogy a fémek utánfeldolgozásának csaknem 35%-át az anyagok nem megfelelő összetétele okozza. Amikor részt vesz aTitanium Metal 3D nyomtatási szolgáltatáspéldául nem csak fémet vásárol; Ön egy meghatározott hőkezelési és feszültségcsökkentési-ciklus mellett kötelezi el magát, amely megduplázhatja a költségeket, ha az anyag nem feltétlenül szükséges.

A négy kérdés, amelyet minden mérnöknek fel kell tennie:

Elsődleges funkció: nagy szakítószilárdságot igényel, vagy a hővezető képesség az elsődleges?

Működési környezet: Korrozív vegyszerekkel, extrém rezgéssel vagy 500 fok feletti hőmérséklettel szembesül?

Szabályozási követelmények: FDA{0}}kompatibilis biológiai kompatibilitást vagy repülési{1}}minőségű nyomon követhetőséget igényel?

A „rejtett” költségvetés: számolt az utó{0}}feldolgozással (HIP, CNC simítás vagy eloxálás)?

Anyagkiválasztási döntési mátrix

A teljesítmény és a költségek egyensúlyának elősegítése érdekében használja ezt a mátrixot kiindulási pontként.

1. Rozsdamentes acél: A sokoldalú igásló

A rozsdamentes acél (316L és 17-4PH) az összes fémporfogyasztás nagyjából 35%-át teszi ki. Ez az "alapértelmezett" valamiért: kiszámítható és költséghatékony.

316L (The Marine/Medical Choice): Kiváló korrózióállóság és nagy rugalmasság. Ideális élelmiszer-feldolgozáshoz és sebészeti eszközökhöz.

17-4PH (The Strength Choice): Hőkezelhető jelentősen nagyobb keménységig.

Költségtipp: Használja a 316 litert "1x" költségalapként. Ha az alkatrésze nem igényel extrém súlymegtakarítást vagy 600 fokos + hőállóságot, ez a legköltségkímélőbb-opció.

2. Alumínium: A könnyű sebességváltó

Amikor a projektmenedzserek megvizsgálják3D fémnyomtatás alumínium, általában két dolgot kergetnek: a súlycsökkentést és a hőleadást.

AlSi10Mg: Az ipari szabvány. 66%-kal könnyebb, mint az acél, és kiváló hőtulajdonságokat kínál a hűtőbordák és a drón alkatrészek számára.

A rejtett korlátozás: Az alumíniumnak viszonylag alacsony üzemi hőmérséklete van (250 fok alatt). A nyomtatás közbeni nagy hőtágulása miatt gondos alátámasztást is igényel.

Megjegyzés a feldolgozáshoz-: A titánnal ellentétben az alumínium könnyen CNC-bevonattal kezelhető, és a kopásállóság érdekében eloxálható.

3. Titanium: A prémium teljesítmény választás

Professzionális Titanium Metal 3D nyomtatási szolgáltatás igénybevétele gyakran az egyetlen út a repülési és orvosi implantációs projektekhez.

Ti-6Al-4V (5. fokozat): a legjobb szilárdság/tömeg arányt kínálja.

Grade 23 (ELI): Az "Extra Low Interstitial" verzió kifejezetten olyan orvosi implantátumokhoz, ahol a fáradtságállóság életfontosságú -kritikus.

Költségvetési valóság: A titán általában háromszor-ötszöröse a rozsdamentes acél költségének. A költségek nem csak a porban vannak; a vákuum-kamrás nyomtatási környezetben és a kötelező feszültségmentesítési-vákuumkemence ciklusokban.

4. Réz: A vezetőképesség specialistája

Történelmileg3D nyomtatás réznehéz volt a fém visszaverő képessége miatt. Napjainkban a fejlett lézertechnológiával és a CuCr1Zr ötvözetekkel ez a megoldás a nagy teljesítményű indukciós tekercsek és a folyadékhűtéses

Profi tipp: A tiszta réz a legvezetőbb, de a legnehezebben nyomtatható. A CuCr1Zr 90%-os „vezetőképességet-/-szilárdságot” biztosít, ami sokkal megbízhatóbb ipari felhasználásra.

Műszaki összehasonlító adatok

Gyakori anyagi buktatók-És hogyan kerüljük el őket

1. A "CNC másolás-beillesztés" hiba

Ne válassza a 6061 alumíniumot csak azért, mert a CNC alkatrésze használta. A 3D nyomtatásban az AlSi10Mg a szabvány. A nem -szokványos ötvözetekre való áttérés az „ismerősség érdekében” gyakran 400%-kal növeli a költségeket a speciális porbeszerzés miatt.

2. A "támogatási adó" figyelmen kívül hagyása

Az olyan merev anyagokhoz, mint az Inconel vagy a titán, hatalmas tartószerkezetekre van szükség, hogy megakadályozzák a vetemedést. A támasztékok kézi eltávolítása jelentős munkaerőköltséggel jár. Ha a konstrukció összetett, egy olyan "megbocsátóbb" anyag, mint a 316L, valójában olcsóbb lehet a végső összevetésben.

3. A felületi keménység figyelmen kívül hagyása

Az alumínium könnyű, de puha. Intenzív kopású-alkalmazások esetén figyelembe kell vennie a kemény-eloxálás költségeit, vagy át kell váltania szerszámacélra vagy CoCr-ötvözetre.

Lépjen kapcsolatba most

Nincs "tökéletes" fém-csak a megfelelő fém a súly, az erő és a pénztárca közötti kompromisszumhoz-. A környezeti korlátok és az utófeldolgozási szükségletek- korai felismerésével elkerülheti a projekteket kisikló „30%-os túlsúly” vagy „biokompatibilitási hiba” csapdáit.

Készen áll a következő összeállítás optimalizálására? Akár speciális titánfém 3D nyomtatási szolgáltatásra van szüksége az űrrepüléshez, akár nagy-vezetőképességű 3D réznyomtatásra az elektronikához, mérnökcsapatunk egy oldalsó, -mellék-költség- és teljesítmény-összehasonlítást tud nyújtani.