Metal tozunu bileşenlere dönüştürmenin birçok yolu vardır. Geleneksel presleme ve sinterleme ile metal enjeksiyon kalıplama yöntemlerini zaten biliyor olabilirsiniz.
Günümüzde toz metalurjisi eklemeli imalat, yaygın olarak bilinen adıyla 3D baskı, hızlı prototipleme özelliğiyle yükselişe geçiyor.
Toz Metalurjisi Eklemeli Üretim Nedir?
Katmanlı Üretim, hammadde olarak metal tozu ve bağlayıcılar kullanan yeni bir teknolojidir. Metal tozunu katman katman birleştirerek metal parçalar oluşturur.
3D baskı sektörünü standartlaştırmak amacıyla ASTM, ASTM F2792 standardında buna resmi olarak eklemeli üretim (AD) adını vermiştir.
7 Çeşit Katkı Maddesi Üretimi
Toz Yataklı Füzyon (PBF)
PBF, lazer veya elektron ışını kullanarak metal tozlarını eritip birbirine kaynaştıran bir AM türüdür.
Genellikle lazer toz yatak füzyonunda toz parçacıkları 15-53 μm, elektron demetinde ise 40-100 μm boyutlarındadır.
İşte bazı popüler PBF teknikleri.
Doğrudan Metal Lazer Sinterleme (DMLS)
Doğrudan metal lazer sinterleme CO2 lazer gibi bir lazer kullanılarak ince metal katmanlarının seçici olarak birleştirilmesi işlemidir.
İlk olarak, 3B yazıcı aracılığıyla yapı platformunun üzerine ince bir metal tozu tabakası yayıyorsunuz. Ardından, lazer kullanarak tozu tamamen eritmek yerine seçici olarak eritiyorsunuz. Lazer ilk toz tabakasını erittikten sonra, yapı platformu alçalıyor ve bir toz tabakası daha uyguluyor. Son olarak, lazer metal tozu tabakalarını birleştirerek bitmiş ürünü oluşturuyor.
Seçici Lazer Sinterleme (SLS)
SLS, DMLS'ye benzer şekilde çalışır. SLS 3D baskıda, parçalar çevreleyen toz tarafından desteklenir, bu nedenle bir destek yapısına ihtiyaç duyulmaz.
SLS geometrik şekiller yapmak için ideal bir yoldur.
Ayrıca, SLS parçalarının mukavemeti enjeksiyon kalıplı parçaların mukavemetine yakındır. Seçici Lazer Eritme (SLM)
SLM, seçici lazer sinterlemeden daha hızlıdır. Ayrıca, SLM, azot veya argon gibi inert gazlar kullanarak metal oksidasyon riskini azaltır. Ancak SLM daha pahalıdır. SLM 3D işleminde, metal tabakasının kalınlığı yaklaşık 20 ila 60 mikrondur.
Elektron Işını Erimesi (EBM)
Yukarıda belirtilen toz yatak füzyon teknolojisinin aksine, elektron ışını eritme Lazer ışını yerine elektron ışını kullanır. Lazerlere kıyasla, elektron ışınları malzemenin derinliklerine nüfuz edebilir ve metal tozu parçacıklarını eşit şekilde eritebilir.
EBM, metal toz katmanlarını vakum ortamında birleştirir. SLS'nin aksine, EBM hammaddeleri eritir.
Bağlayıcı Jeti
Bağlayıcı püskürtme, en hızlı eklemeli üretim proseslerinden biridir.
Bağlayıcı püskürtme metal tozunun parçacık boyutu yaklaşık 10-45μm'dir.
Bu işlemde, metal tozu önce düz bir plakaya yayılır ve mürekkep püskürtmeli yazıcı kafası toz tabakasına sıvı bağlayıcılar püskürtür. Bu döngü tekrarlanır ve 3 boyutlu yazdırılmış bir ürün elde edilir. Bu işlem biraz kağıt baskıya benzer ve bağlayıcı da mürekkep gibidir; görevi toz tabakalarını birbirine bağlamaktır.
İşte bağlayıcı püskürtmenin nasıl çalıştığını anlatan bir video.
Yönlendirilmiş Enerji Birikimi (DED)
DED, erimiş malzemenin ürünün yüzeyine biriktirilerek katılaştırıldığı bir işlemdir.
DED işleminde, metal malzemeyi eritmek ve aynı anda bir nozul aracılığıyla biriktirmek için plazma arkı, lazer veya elektron ışını uygularsınız.
DED'i parça oluşturmak için kullanabilirsiniz. Ancak genellikle bileşenleri onarmak veya bileşenlere ek malzeme eklemek için kullanılır.
Toz parçacıkları 53-150μm
Sac Laminasyon
MKS levha laminasyonu Ucuz ve hızlı bir 3D baskı yöntemidir. İlk olarak, basılacak nesnenin ana hatları bir lazer kesici kullanılarak kesilir ve ardından katmanlar birleştirilerek şekil oluşturulur.
Malzeme Ekstrüzyonu
Malzeme ekstrüzyonu bir katkı üretim (AM) yöntemidir. Malzeme, ısıtılmış bir nozul aracılığıyla katman katman biriktirilerek 3 boyutlu bir nesne oluşturulur.
Malzeme ekstrüzyonu genellikle hızlı ve hassastır. Ancak, malzeme ekstrüzyon işlemi çok çeşitli hammaddelerle uyumludur ve uygun maliyetlidir. Bu nedenle, malzeme ekstrüzyonu evde 3D baskı yapanlar tarafından oldukça tercih edilmektedir.
Malzeme Jeti
Sırasında malzeme püskürtme Bu işlemde, erimiş malzeme, ürünün katman katman oluşturulması için yapı platformuna püskürtülür.
- Mükemmel detay özellikleri
- Yüksek hassasiyet
- İyi yüzey kalitesi
Vat Fotopolimerizasyonu
Küp fotopolimerizasyonu, fotoreaktif reçineyi seçici olarak sertleştirmek için bir ışık kaynağı kullanan bir 3D baskı işlemidir.
Katmanlı Üretim için Metal Tozu
Eklemeli imalatta kullanılan metal tozu, metal enjeksiyon kalıplamada kullanılan kadar ince değildir.
Birincisi, çok incedir ve lazer sinterleme sırasında kolayca uçar. İkincisi, toz çok inceyse, tozlar arasında daha fazla temas noktası olur, sürtünme artar ve akışkanlık kötüleşir.
Bu nedenle, toz metalurjisi eklemeli imalat için D50 ortanca parçacık boyutu 10-45 μm arasındadır. Örneğin, Höganäs tarafından gaz atomizasyon işlemiyle üretilen AlSi10Mg toz parçacıkları 20-63 μm boyutlarındadır.
Eklemeli imalat için uygun metal tozlarının çoğu gaz atomize tozlardır. Bunun nedeni, gaz atomize tozların iyi akışkanlığa ve yüksek yığın yoğunluğuna sahip olmasıdır. Ayrıca, metal tozlarının düşük oksijen ve azot içeriği gereksinimlerini de karşılaması gerekir.
Eklemeli imalat için metal tozu karakterizasyonu arıyorsanız ASTM F3049 standardına veya AM için Höganäs metal tozuna başvurabilirsiniz.
Toz metalurjisi eklemeli imalatta kullanılmaya uygun çok sayıda metal tozu bulunmaktadır.
- Bakır
- alüminyum
- Nikel
- Titanyum
- Paslanmaz çelik
- Takım çeliği
Katkı Maddesi Üretim Uygulamaları
Havacılıkta Katkı Maddesi Üretimi
Toz metalurjisi katkı imalatı, havacılık ve uzay için karmaşık ve hafif parçalar üretebilir.
- Motor bileşenleri
- Uçak kanat braketleri
- Motor yakıt nozulları
- Şanzıman parçaları
- Uçak kapıları için kilitleme mili
Otomotiv endüstrisinde Katmanlı Üretim
Modern otomobiller daha hafif ve daha hızlı hale geliyor. Bu da doğal olarak hafif ve yüksek mukavemetli yapısal parçalar gerektiriyor. AM, otomotiv sektörüne son derece özelleştirilmiş ve hafif parçalar sağlayabilir.
Tıbbi alanda Katmanlı Üretim
Katmanlı üretim, kişiye özel tıbbi implantlar için idealdir. Diş hekimliği alanında ise katmanlı üretim, ateller, ortodontik apareyler ve diş modelleri üretebilir.
Katmanlı Üretim Kesici takımlar
Eklemeli üretimle karmaşık şekillere sahip aletler üretebilir, kesici kenarların dizilimini değiştirebilirsiniz.
Katmanlı Üretimin Avantajları ve Dezavantajları
Avantajlar
- AM'de kalıp gerektirmediği için kalıp maliyetleri düşer.
- AM, son derece karmaşık şekil ve iç özelliklere sahip ürünler üretebilir.
- Ürünler son derece özelleştirilebilir.
- AM daha az enerji tüketiyor ve kesim gerektirmiyor, bu da çevre için iyi bir şey.
- Yüksek malzeme kullanımı ve geri dönüştürülebilir malzemeler
- Katmanlı üretim hızlı prototiplemesi ile parçaların prototiplerini birkaç gün içinde hızlı bir şekilde oluşturabilirsiniz.
Dezavantajlar
- Katmanlı üretimde hammadde ve ekipmanlar pahalıdır.
- Malzeme Sınırı.
- Yüzey pürüzlülüğünün iyileştirilmesi gerekmektedir.
- Makineler arasındaki parti tutarlılığının iyileştirilmesi gerekiyor.
- Nazaran geleneksel toz metalurjisi süreci veya döküm ve dövme işlemlerinde AM'nin seri üretim kabiliyetleri sınırlıdır.
Metal 3D Yazıcı Üreticileri
3D sistemleri
Merkezi Güney Carolina'da bulunan 3D Systems, katmanlı imalat sektöründe 30 yılı aşkın deneyime sahiptir. Faaliyet alanları arasında katmanlı imalat malzemeleri, yazılımlar, metal 3D yazıcılar vb. yer almaktadır.
işaret dövmesi
Merkezi Massachusetts'te bulunan Markforged, burada gelişmiş katmanlı üretim süreci donanım ve yazılım uygulamaları geliştiriyor.
3D yazıcıları karbon fiber, akik ve metaller gibi çeşitli malzemeleri basabiliyor.
ExOne
1995 yılından bu yana, gelişmiş 3D yazıcıların geliştirilmesine ve seri üretime odaklanmışlardır. ExOne, ticari bağlayıcı püskürtmeli 3D yazıcıları üreten ilk şirkettir.
Katmanlı üretim, kalıp gerektirmeden parça prototiplerini hızla üretebildiği için umut vadeden bir teknoloji haline gelmiştir. Ancak, katmanlı üretim şu aşamada seri üretime uygun değildir ve katmanlı üretimle üretilen ürünlerin dayanıklılığı yeterince yüksek değildir. Yukarıdaki sorunlar çözülebilirse, katmanlı üretimin imalat sektörüne büyük faydalar sağlayacağı şüphesizdir.
SSS
1. Katmanlı Üretim Ürünlerinin Sinterlenmesi Gerekir mi?
Genel olarak, eklemeli üretim ürünlerinin mukavemeti yüksek değildir. Ürünün mekanik özelliklerini iyileştirmek istiyorsanız, ürünün aşağıdaki işlemlerden geçmesi gerekebilir: sinterleme işlemi.