5 materiales metálicos para impresión 3D

Este artículo presentará 5 polvos metálicos para la impresión 3D de metales. Son aleaciones de aluminio , aleaciones de magnesio , acero inoxidable , aleaciones de alta temperatura y aleaciones de titanio .

¿Qué es la tecnología de impresión 3D?

Impresión 3D es una especie de creación rápida de prototipos tecnología, que es una tecnología que utiliza materias primas para apilar capa por capa para completar la fabricación de modelos sólidos tridimensionales. Se basa en archivos de modelos digitales y utiliza materiales que se pueden unir (como plástico o metal en polvo, etc.) para construir objetos tridimensionales mediante la impresión capa por capa.

Las aplicaciones de la tecnología de impresión 3D

La impresión 3D generalmente utiliza impresoras de materiales de tecnología digital. Se utiliza para hacer modelos en los campos de fabricación de moldes, diseño industrial, etc. Con el desarrollo y madurez de la tecnología, se fue utilizando paulatinamente en la fabricación directa de algunos productos o componentes. La tecnología de impresión 3D ya desempeña un papel en el calzado, el diseño industrial, la joyería, la medicina, la automoción, la industria aeroespacial, la educación, la arquitectura, la ingeniería civil y muchos otros.

Acerca de la impresión 3D en metal

En los últimos años, la impresión 3D de metal se ha considerado la principal dirección de desarrollo de la industria manufacturera del futuro, y su velocidad de desarrollo ha superado con creces la de la impresión 3D no metálica. Como material base de la impresión de metales, los materiales de polvo metálico también son un importante punto de avance en el desarrollo de la tecnología de impresión 3D. Para la investigación sobre los tipos de materiales de polvo metálico, actualmente hay cinco materiales de polvo metálico:aleación de titanio, aleación de aluminio, aleación de magnesio, superaleación y acero inoxidable.

1. Aleación de titanio

Las aleaciones de titanio tienen las ventajas de alta resistencia, alta resistencia térmica, buena resistencia a la corrosión, buen rendimiento a baja temperatura y alta actividad química, y se utilizan ampliamente en equipos deportivos, industria química, industria nuclear, equipos médicos, aeroespacial y otros campos. . En la actualidad, muchos países se han dado cuenta de la importancia de los materiales de aleación de titanio.

La aleación de titanio es un nuevo material estructural importante utilizado en la industria aeroespacial. La aleación de titanio se utiliza principalmente para fabricar componentes de compresores de motores de aviones, seguidos de cohetes, misiles y piezas estructurales de aviones de alta velocidad.

Las piezas de aleación de titanio fabricadas mediante técnicas tradicionales de forjado y fundición se han utilizado ampliamente en campos de alta tecnología.

En el proceso de corte, el coeficiente de deformación de la aleación de titanio es pequeño, la temperatura de corte es alta, la herramienta es fácil de usar y la fuerza de corte por unidad de área es grande. Junto con la baja resistencia al desgaste y el bajo rendimiento del proceso de las aleaciones de titanio, el mecanizado de las aleaciones de titanio es muy difícil y el proceso de producción es complicado. Y las aleaciones de titanio son muy fáciles de absorber impurezas como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y carbono durante el trabajo en caliente.

Por lo tanto, si se utilizan los métodos tradicionales de forja y fundición para producir piezas de aleación de titanio, el costo es alto, la tasa de utilización del material es baja, el procesamiento es difícil y el proceso de producción es complicado. Debido a estas dificultades, la aplicación generalizada de aleaciones de titanio se ha visto obstaculizada.

Con el desarrollo de la sociedad, el uso de la tecnología de impresión 3D de metal puede resolver los problemas anteriores, por lo que la tecnología 3D se ha convertido en una nueva tecnología para la fabricación directa de piezas de aleación de titanio en los últimos años.

2. Aleación de aluminio

La aleación de aluminio tiene excelentes propiedades físicas, químicas y mecánicas, como alta resistencia específica, peso ligero, buena fluidez, gran capacidad de llenado de moldes, buena resistencia a la corrosión, bajo punto de fusión, buenas propiedades de fundición y trabajabilidad plástica. Es ampliamente utilizado en las industrias aeroespacial, marina, química, de embalaje de metal, de construcción, electromecánica y de necesidades diarias.

Sin embargo, en la fusión selectiva por láser, las características de la propia aleación de aluminio dificultan la fabricación. En la actualidad, en la fusión selectiva por láser, todavía existen problemas como oxidación, tensión residual, defectos de poros y densidad en la aleación de aluminio.

3. Aleación de magnesio

Las aleaciones de magnesio se caracterizan por su baja densidad, buena disipación de calor, alta resistencia, gran módulo de elasticidad, buena absorción de impactos, mayor capacidad de carga de impacto que las aleaciones de aluminio y buena resistencia a la corrosión por compuestos orgánicos y álcalis. Se utiliza principalmente en aviación, aeroespacial, transporte, industria química, cohetes y otros campos. Además, en muchos campos de aplicación, las aleaciones de magnesio tienen el potencial de reemplazar las aleaciones de acero y aluminio.

En la fusión selectiva por láser, la formación de aleaciones de magnesio tiene mayor dureza y resistencia que la fundición.

4. Acero inoxidable

Debido a la buena resistencia a la corrosión del propio acero inoxidable, el acero inoxidable aún puede mantener sus excelentes propiedades físicas y mecánicas a altas temperaturas. Además, el polvo tiene buena conformabilidad, un proceso de preparación simple y bajo costo. Por lo tanto, en el campo de la impresión 3D, el acero inoxidable también se usa mucho.

En la actualidad, la investigación sobre la fusión selectiva por láser del acero inoxidable se centra principalmente en aumentar la resistencia y reducir la porosidad.

5. Aleaciones de alta temperatura

Las aleaciones de alta temperatura se refieren a una clase de materiales metálicos a base de hierro, níquel y cobalto que pueden funcionar durante mucho tiempo a altas temperaturas superiores a 600 °C y bajo cierto estrés. Tiene una excelente resistencia a altas temperaturas, buena resistencia a la oxidación y resistencia a la corrosión en caliente, buenas propiedades de fatiga, tenacidad a la fractura y otras propiedades. Se utiliza principalmente en aeroespacial, energía, etc.

La integridad de la superficie mecanizada de las aleaciones de alta temperatura juega un papel muy importante en su desempeño. Sin embargo, las aleaciones de alta temperatura son materiales típicos difíciles de mecanizar y, a menudo, se producen problemas como la baja calidad de la superficie mecanizada y la rotura grave de la herramienta durante el proceso de mecanizado. Esto se debe a la alta dureza del artículo microreforzado, el severo endurecimiento por trabajo, la alta resistencia al esfuerzo cortante y la baja conductividad térmica, y las altas fuerzas y temperaturas de corte en el área de corte.

Con el desarrollo de la sociedad, la tecnología de impresión 3D se ha convertido en un nuevo método para resolver el cuello de botella técnico en la formación de aleaciones a alta temperatura.

Conclusión

La tecnología de impresión 3D de polvo metálico ha logrado ciertos resultados, pero las limitaciones de los materiales de impresión afectarán el desarrollo de la tecnología de impresión 3D. Aunque muchos tipos de materiales metálicos de impresión 3D son adecuados para uso industrial hoy en día, solo los materiales de polvo metálico especializados pueden cumplir con los requisitos de producción.

En cuanto al desarrollo de materiales metálicos de impresión 3D, también es necesario fortalecer la investigación sobre la relación entre la estructura y las propiedades del material en base a los materiales existentes, optimizar los parámetros del proceso de acuerdo con las propiedades de los materiales, aumentar la velocidad de impresión y reducir la porosidad y el oxígeno. contenido y mejorar la calidad de la superficie. Al mismo tiempo, es necesario desarrollar nuevos materiales para hacerlos aptos para la impresión 3D.