1.Dreidimensionale Drucklegierungen: Typen
Die Art des Materials bestimmt, ob 3D-Druck-Metallmaterialien in Eisenlegierungen, Titan und Titanlegierungen, Nickelbasislegierungen, Kobalt-Chrom-Legierungen, Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen usw. fallen.
Legierung auf Eisenbasis
Eisenbasierte Legierungen sind eine Klasse von Legierungen, die bereits früher und eingehender im Bereich 3D-Druck von Metallmaterialien untersucht wurden. Werkzeugstahl, 316L-Edelstahl, M2-Schnellarbeitsstahl, H13-Formstahl und martensitisch gealterter 15-5PH-Stahl definieren diese Art von Legierung am häufigsten. Eisenbasierte Legierungen eignen sich besonders für die Formenherstellung und zeichnen sich durch niedrige Kosten, große Härte, hervorragende Zähigkeit und hervorragende Bearbeitbarkeit aus. Eine wichtige Anwendung eisenbasierter Legierungen ist beispielsweise der 3D-Druck von konformen Wasserstraßenformen, der die Gleichmäßigkeit des Temperaturfelds verbessern und so Produktfehler minimieren und die Lebensdauer der Formen durch die exakte Anordnung der Kühlkanäle verlängern kann.
Legierungen aus Titan und Titan
Aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit, hervorragenden Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und guten Biokompatibilität haben sich Titan und Titanlegierungen zu perfekten Materialien in Bereichen wie Medizingeräten, chemischer Ausrüstung, Luft- und Raumfahrt und Sportausrüstung entwickelt. Titanlegierungen sind jedoch häufig schwer zu bearbeitende Werkstoffe, die bei der Verarbeitung großen Belastungen und Temperaturen ausgesetzt sind und einen starken Werkzeugverschleiß aufweisen, der ihre breite Verwendung einschränkt. Da dies in einer schützenden atmosphärischen Umgebung erfolgen kann und somit Wechselwirkungen zwischen Titan und Elementen wie Sauerstoff und Stickstoff verhindert werden, eignet sich die 3D-Drucktechnologie gut für die Herstellung von Titanlegierungen. Durch das gleichzeitige schnelle Erhitzen und Abkühlen winziger Bereiche wird außerdem die Verflüchtigung von Legierungsbestandteilen verringert. Darüber hinaus können durch den 3D-Druck komplizierte Formen ohne Schneiden hergestellt werden, wodurch der Materialverbrauch optimiert und die Herstellungskosten gesenkt werden. Derzeit sind reines Ti, Ti6A14V (TC4) und Ti6A17Nb, die häufig in Luft- und Raumfahrtteilen und künstlichen Implantaten wie Knochen, Zähnen usw. verwendet werden, zu den verfügbaren 3D-gedruckten Titan- und Titanlegierungen.
Legierung auf Nickelbasis
Zu den sich am schnellsten entwickelnden und am häufigsten verwendeten Superlegierungen gehören Nickelbasislegierungen. Sie werden häufig in der Flugzeug-, Petrochemie-, Schiffbau-, Energie- und anderen Sektoren eingesetzt und weisen eine hohe Festigkeit und eindeutige Korrosionsbeständigkeit bei 650–1000 Grad auf. Für Turbinenschaufeln und -scheiben von Flugzeugtriebwerken kommen beispielsweise Superlegierungen auf Nickelbasis zum Einsatz. Dreidimensional gedruckte Legierungen auf Nickelbasis bestehen häufig aus Inconel 625, Inconel 718 und Inconel 939.
Legierungen aus Kobalt-Chrom
Obwohl sie auch als Hochtemperaturlegierungen eingesetzt werden, ist die Entwicklung kobaltbasierter Legierungen aufgrund von Ressourcenbeschränkungen begrenzt. Kobaltbasierte Legierungen werden derzeit häufig als medizinische Materialien für die Herstellung von Zahn- und orthopädischen Implantaten eingesetzt und weisen eine bessere Biokompatibilität auf als Titanlegierungen. Zu den häufig verwendeten 3D-gedruckten kobaltbasierten Legierungssorten gehören Co 212, Co 452, Co 502 und CoCr28Mo6.
Legierung aus Aluminium
Geringe Dichte, gute Korrosionsbeständigkeit, hohe Ermüdungsbeständigkeit, hohe spezifische Festigkeit und Steifigkeit – all dies macht Aluminiumlegierungen zu einem leichten Material. Zu den im 3D-Druck häufig verwendeten Sorten von Aluminiumgusslegierungen gehören AlSi10Mg, AlSi7Mg, AlSi9Cu3 usw. Meistens abhängig von gängigen Technologien wie selektivem Laserschmelzen (SLM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und direkter Energieabscheidung (DED). 3D-Drucktechnik für Aluminiumlegierungen Diese Technologien erhitzen Aluminiumlegierungspulver mit hochenergetischen Lasern oder Elektronenstrahlen präzise und schmelzen und stapeln Schicht für Schicht, um schließlich die gewünschte Form zu erzeugen Teil. Die Anwendungen für die 3D-Drucktechnologie aus Aluminiumlegierungen sind in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und anderen Branchen recht vielfältig.
Kupferkombination
Die Kupferlegierung wurde für den Einsatz in Formeinsätzen oder in Brennkammern von Raketentriebwerken entwickelt und verfügt über eine gute Wärmeleitfähigkeit. Für eine Brennkammer aus GRCop-84-Innenwänden aus einer Kupferlegierung und Außenwänden aus einer Nickellegierung setzte die NASA beispielsweise 3D-Drucktechnologie ein. Bei der Herstellung der Innenwände wurde die SLM-Technologie eingesetzt; Die Außenwände wurden durch Elektronenstrahl-Schmelzabscheidung fertiggestellt. Die Brennkammer zeigt nach dem Zündtest mit voller Leistung immer noch einen guten Zustand, was zeigt, dass die 3D-Drucktechnologie die gleiche Wirkung wie herkömmliche Technologie hat und viel Zeit und Prozesskosten spart.
2.3D-Drucklegierungen: Anwendungen
Luftfahrt
In der Luft- und Raumfahrtindustrie bietet die 3D-Drucklegierungstechnologie neue Möglichkeiten für den Leichtbau von Flugzeugen. Triebwerksblätter und Rumpfrahmen können durch die präzise Regulierung der Mikrostruktur und des Druckpfads der Legierung hergestellt werden und ermöglichen so leichte und robuste Flugzeugkomponenten. Zusammen mit der Verbesserung des Treibstoffverbrauchs verkürzt dies den Forschungs- und Entwicklungszyklus, senkt die Herstellungskosten und verringert so das Gesamtgewicht des Flugzeugs.
Produktion von Automobilen
Darüber hinaus ist die 3D-Drucklegierungstechnologie im Automobilbau vielversprechend. Daraus können wichtige Teile von Autos wie Federungssysteme, Getriebe usw. hergestellt werden. Der integrierte Druck komplizierter Strukturen kann mit der 3D-Drucktechnologie erreicht werden, wodurch die Anzahl der Komponenten verringert und die Gesamtleistung und Integration des Fahrzeugs verbessert wird. Gleichzeitig kann die 3D-Drucklegierungstechnologie an die Anforderungen der Verbraucher angepasst werden und so die Nachfrage des Marktes nach vielfältigen und leistungsstarken Fahrzeugen befriedigen.
Werkzeuge und Geräte für die Medizin
In der Welt der medizinischen Geräte hat die 3D-Drucklegierungstechnologie die medizinische Innovation drastisch verändert. Daraus können präzise medizinische Geräte und Implantate wie künstliche Gelenke, kieferorthopädische Geräte usw. hergestellt werden. Mithilfe der 3D-Drucktechnologie können diese Geräte exakt hergestellt und individuell angepasst werden, wodurch der Patientenkomfort und die chirurgische Erfolgsrate erhöht werden.
Mehrere Disziplinen
Abgesehen von den oben aufgeführten Bereichen hat die 3D-Drucklegierungstechnologie in mehreren Bereichen wie Bauwesen, Kunst und Elektronik große Möglichkeiten aufgezeigt. Die 3D-Drucklegierungstechnologie kann beispielsweise in der künstlerischen Produktion komplizierte und schöne Skulpturen schaffen; Im Baubereich können damit sehr präzise Bauteile hergestellt werden.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/conformal-cooling-for-3d-printing-mold.html