1 Magas hőmérséklet szilárdsága és szívóssága
A repülőgépiparban az anyagok teljesítményét a szilárdság és a szívósság alapján értékelik magas hőmérsékleti helyzetekben. Fém 3D nyomtatáshoz a magas hőmérsékletű anyagoknak kellő szilárdságot és szívósságot kell fenntartaniuk még nagyon magas hőmérsékleten is – 1000 C feletti hőmérsékleten. Az anyag magas olvadáspontja mellett ehhez stabil kristályszerkezetre és mikroszerkezetre is szükség van. magas hőmérsékleten a termikus deformáció vagy hőfáradás által okozott meghibásodás megelőzése érdekében.
A repülőgépiparban például széles körben használtak nikkelalapú, magas hőmérsékletű ötvözetek, köztük az In625 és az In718, kiemelkedő magas hőmérsékleti szilárdságuk és szívósságuk miatt. Fém 3D nyomtatási technológiával ezekből az ötvözetekből bonyolult geometriájú alkatrészeket lehet előállítani, mint például a motor turbinalapátjai és az égésterek, amelyek óriási hőmérsékleten működnek, és magas hőmérsékleten is kiváló anyagokat igényelnek.
2 Oxidációval és korrózióval szembeni ellenállás
Az anyagok és az oxigén közötti reakció magas hőmérsékleten felgyorsul, oxidációt és korróziót okozva. Az alkatrészek élettartamának meghosszabbítása érdekében a fém 3D nyomtatáshoz használt magas hőmérsékletű anyagoknak nagy oxidáció- és korrózióállósággal kell rendelkezniük. Az anyagnak stabil oxidfilmet kell kialakítania magas hőmérsékleten, hogy megakadályozza az oxigén további korrodálódását a hordozóanyagban, és így javítja az antioxidáns teljesítményt. A korrózióálló anyagoknak meg kell tartaniuk a jó teljesítményt olyan nehéz körülmények között is, mint a magas hőmérséklet, a nagy nyomás és a korrozív folyadékok.
A fém 3D nyomtatási technológia használatával a repülőgépiparban gyakran használt anyagok – például a titánötvözetek és a rozsdamentes acél – mikroszerkezetükhöz optimalizálhatók, valamint oxidáció- és korrózióállóságuk fokozható. Például a titánötvözet kiváló hőmérséklete és korrózióállósága meglehetősen általánossá teszi a repülőgép-szektorban. A 3D nyomtatási technológiák által lehetővé tett kifinomultabb és bonyolultabb konstrukciók hozzájárulnak az alkatrészek korrózióállóságának növeléséhez.
3 Hőtágulási együttható és stabilitás
A jó hőstabilitás egy másik követelmény a fém 3D nyomtatáshoz használt magas hőmérsékletű anyagokkal szemben; vagyis az anyag teljesítménye nem változik nagymértékben az idő függvényében magas hőmérsékleten. A termikus öregedés okozta teljesítménycsökkenés megelőzése érdekében az anyagnak stabil kristályszerkezettel és kémiai összetétellel kell rendelkeznie magas hőmérsékleten. Mivel magas hőmérsékleten közvetlenül befolyásolja az alkatrészek méretstabilitását és összeszerelési pontosságát, az anyag hőtágulási együtthatója is kulcsfontosságú szempont.
Ebben az értelemben a nikkel alapú és a vas alapú magas hőmérsékletű ötvözetek meglehetősen sikeresek. Magas hőmérsékleten nemcsak alacsony hőtágulási együtthatóval rendelkeznek, hanem nagy termikus stabilitással is rendelkeznek, ezáltal garantálják az alkatrészek méretstabilitását és összeszerelési helyességét ilyen környezetben. Ezek a tulajdonságok ideális választássá teszik a vasalapú és nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözetek fém 3D-nyomtatáshoz, magas hőmérsékletű anyagokhoz a repülőgépiparban.
4 Utófeldolgozási és anyagmozgatási igények
Míg a fém 3D nyomtatási technológia nagy tervezési szabadságot kínál, a feldolgozási teljesítményt és az anyagok utófeldolgozási igényeit továbbra is figyelembe kell venni a magas hőmérsékletű anyagok feldolgozása során. A magas hőmérsékletű anyagok magas olvadáspontja és rossz folyóképessége magas követelményeket támaszt a nyomdagépekkel és a folyamatparaméterekkel szemben. Így a kiváló porfolyékonyság, olvadási és megszilárdulási tulajdonságok, valamint a megjósolható mikrostruktúra-fejlődés követelmény a fém 3D-nyomtatási magas hőmérsékletű anyagokkal szemben.
Ezen túlmenően jelentős utófeldolgozási igények mutatkoznak a fém 3D-nyomtatásban a magas hőmérsékletű anyagok iránt. Megfelelő hőkezelési technikák szükségesek a maradék feszültség eltávolításához, a mikroszerkezet maximalizálásához és a teljesítmény növeléséhez, mivel a magas hőmérsékletű anyagok érzékenyek a hődeformációra és a magas hőmérsékleten bekövetkező repedésekre. A bonyolult geometriai formájú alkatrészeknél a felületkezelés és a precíziós megmunkálási módszerek is hozzájárulnak a tervezési kritériumok teljesítéséhez.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html