Дробление металлов на мелкие частицы дает металлические порошки, используемые в 3D-печати . Производители могут использовать порошок для операций 3D-печати и процессов изготовления металлических деталей. Он также известен как аддитивное производство и предполагает создание новых деталей или продуктов слой за слоем. Тип используемого металлического порошка и применяемый процесс 3D-печати определяют свойства конечного продукта.
Как порошковые материалы используются в 3D-печати?
В последних разработках в области 3D-принтеров вместо нитей используется порошок. Определенные материалы, такие как сталь, медь и другие металлы, в виде порошка легче транспортировать через 3D-принтер, и затем мы можем придать им различные желаемые формы. Как и пластик, используемый в 3D-печати, мы должны нагреть металлический порошок до такой степени, чтобы металлический порошок легко распределялся, слой за слоем, чтобы придать законченную и идеальную форму.
В порошковых 3D-принтерах для склеивания деталей используются слепки. При этом ролик наносит тонкий слой порошка на платформу. Вместо того, чтобы лазерный луч вырезал фигуру, специальная печатающая головка наносит связующее вещество в разные конкретные точки. Этот метод печатает тонкий слой вашей модели, который привязывается к другим последующим слоям. Затем процесс можно повторять повторно, пока не будет получена полная модель.
Типы и требования к металлическим порошкам для 3D-печати
Металлы, используемые для производства металлических порошков, должны соответствовать определенным требованиям и стандартам, прежде чем они будут пригодны для использования в качестве порошка для 3D-печати. Металлические порошки, подходящие для использования в процессе 3D-печати, должны иметь следующие характеристики:
- Стандарт высокой чистоты
- Хорошая текучесть
- Хорошая сферичность
- Узкое распределение частиц по размерам
- Высокая плотность упаковки
- Очень низкое содержание кислорода
Металлический порошок, который в настоящее время используется в большинстве 3D-принтеров, включает титановые сплавы , кобальт-хромовые сплавы, нержавеющую сталь , железный порошок, алюминиевый порошок и алюминиевые сплавы . В дополнение к этому мы можем использовать некоторые драгоценные металлы , такие как золото и серебро.
Как производить металлические порошки
Производство металлических порошков является фундаментальным аспектом порошковой металлургии . Различные методы, используемые при приготовлении металлического порошка, включают метод восстановления, электролитический метод, метод разложения карбонила, метод измельчения и метод распыления.
Четыре метода, наиболее широко используемые при производстве металлических порошков, — это твердофазное восстановление, электролиз, химический метод и метод распыления.
Большинство производителей используют электролитический и восстановительный метод для получения порошка элементарного металла. Но они не подходят для изготовления порошков сплавов. Однако метод распыления имеет тенденцию преодолевать это ограничение, поэтому производители используют его при производстве порошков сплавов.
Метод твердотельного восстановления
В этом методе мы измельчаем выбранную руду и смешиваем ее с углеродом, а затем пропускаем через печь непрерывного действия для нагрева. Печь уменьшает содержание кислорода и углерода в порошке, оставляя кусок губчатого металла. Затем мы измельчаем бисквитный металлический осадок и удаляем все неметаллические материалы перед его просеиванием и сбором металлического порошка. В этом процессе нет очистки, а чистота сырья имеет важное значение, поскольку она определяет чистоту порошка.
Метод электролиза
Электролиз — еще один метод получения порошкового металла. Различные металлы можно осаждать в губчатом или порошкообразном состоянии, выбрав подходящий состав электролита, температуру, концентрацию и плотность тока. За этим могут следовать промывка, сушка, восстановление, отжиг и измельчение. Этот метод позволяет получить металлические порошки очень высокой чистоты. Из-за высокой потребности в энергии он используется в основном для медных порошков с высокой проводимостью.
Химический метод
Этот метод предполагает использование восстановления оксидов, осаждения из растворов и термического разложения. Порошки, полученные этим методом, обычно имеют одинаковый размер и форму, но могут иметь различные химические свойства. Металлические порошки, полученные химическим методом, имеют очень высокую чистоту.
Метод распыления
Метод распыления включает измельчение расплавленного металла на частицы размером 150 мкм, обычно с использованием механического метода. В зависимости от метода дробления расплавленного металла метод распыления подразделяется на вакуумное, газовое, ультразвуковое и центробежное распыление. Эти методы распыления имеют разные характеристики, и каждый из них успешно опробован в различных промышленных приложениях. Из всех упомянутых выше методов метод распыления водяного пара имеет больше преимуществ.
Распыление воды
Этот метод, также известный как распыление паром, стал наиболее промышленным методом производства металлического порошка благодаря простоте использования. Для этого требуется очень простое производственное оборудование и технология. Производители используют распыление воды, поскольку оно потребляет меньше энергии и гарантирует производство в больших объемах.
Важность 3D-печати металлическим порошком
- Металлический порошок делает 3D-печать быстрой, и можно быстро создавать прототипы. Производители также могут более эффективно модифицировать конструкции.
- Этот метод также экономически эффективен, поскольку 3D-принтеры по металлу используют только необходимое количество материалов, необходимых для изготовления нужных деталей.
Этот метод облегчает проектирование сложных деталей машин и делает возможным производство «невозможных» деталей машин.