Як вибрати правильний метал для вашого проекту 3D-друку

Інженер нещодавно розмістив своє перше замовлення на металевий 3D-друк і просто написав «нержавіюча сталь» у полі матеріалу. Деталі надійшли із зайвою вагою на 30% і не пройшли перевірку складання. Вони повинні були використовувати алюміній.

Інший клієнт вибрав найдешевший алюмінієвий сплав для прототипу медичного пристрою. Зразки були відхилені, оскільки вони не мали необхідних сертифікатів біосумісності.

У світі адитивного виробництва вибір невідповідного матеріалу не лише завищує ваші рахунки-а й коштує тижнів часу на виконання робіт і довіри до проекту. Успіх полягає не в тому, щоб знайти «найміцніший» метал; мова йде про відповідність властивостей матеріалу навколишньому середовищу деталі.

Чому вибір матеріалу є вашим-найвищим рентабельним рішенням

Більшість суттєвих помилок виникає внаслідок «застарілого дизайнерського мислення»-вибору металу, оскільки він підходить для обробки з ЧПК. Однак у 3D-друкі вибір матеріалу визначає всю виробничу екосистему: процес друку, необхідні опорні структури та інтенсивність пост{3}}обробки.

Галузеві дані свідчать про те, що майже 35% повторної обробки металу AM спричинено невідповідністю матеріалів. Коли ви залучаєте aПослуга 3D-друку з титанового металу, наприклад, ви купуєте не просто метал; ви використовуєте спеціальний цикл управління температурою та-зняття напруги, який може подвоїти вартість, якщо матеріал не є вкрай необхідним.

Чотири запитання, які повинен поставити кожен інженер:

Основна функція: чи потрібна висока міцність на розрив, чи пріоритет має теплопровідність?

Робоче середовище: чи буде він зіткнутися з корозійними хімікатами, екстремальною вібрацією чи температурами вище 500 градусів?

Нормативні вимоги: чи потрібна біосумісність-з вимогами FDA або відстеження аерокосмічного-класу?

«Прихований» бюджет: чи враховували ви подальшу-обробку (HIP, обробка з ЧПК або анодування)?

Матриця рішень щодо вибору матеріалу

Щоб допомогти вам збалансувати продуктивність і вартість, використовуйте цю матрицю як відправну точку.

1. Нержавіюча сталь: універсальна робоча конячка

На нержавіючу сталь (316L і 17-4PH) припадає приблизно 35% споживання металевого порошку. Це "за замовчуванням" неспроста: це передбачувано та економічно ефективно.

316L (морський/медичний вибір): чудова стійкість до корозії та висока пластичність. Ідеально підходить для обробки харчових продуктів і хірургічних інструментів.

17-4PH (вибір міцності): можна піддати термічній обробці для значно вищої твердості.

Порада щодо вартості: використовуйте 316L як базову лінію витрат "1x". Якщо ваша деталь не потребує надзвичайної економії ваги чи термостійкості до 600 градусів, це ваш найбюджетніший-варіант.

2. Алюміній: легкий Speedster

Коли керівники проектів вивчають3D металевий друк алюміній, вони зазвичай переслідують дві речі: зменшення ваги та розсіювання тепла.

AlSi10Mg: промисловий стандарт. Він на 66% легший за сталь і має чудові теплові властивості для радіаторів і компонентів дронів.

Приховане обмеження: алюміній має відносно низьку робочу температуру (нижче 250 градусів). Він також вимагає ретельного проектування опори через високе теплове розширення під час друку.

Примітка після-обробки. На відміну від титану, алюміній легко обробити за допомогою ЧПК і може бути анодований для стійкості до зношування.

3. Titanium: вибір преміум продуктивності

Залучення професійної послуги 3D-друку з титанового металу часто є єдиним шляхом для проектів аерокосмічної та медичної імплантації.

Ti-6Al-4V (клас 5): пропонує найкраще співвідношення міцності та ваги.

Ступінь 23 (ELI): версія "Наднизький інтерстиціальний" спеціально для медичних імплантатів, де стійкість до втоми є життєво важливою-.

Бюджетність: Титан зазвичай у 3-5 разів дорожчий за нержавіючу сталь. Вартість полягає не тільки в порошку; це у вакуумній-камерному середовищі друку та обов’язкових циклах-зняття напруги у вакуумній печі.

4. Мідь: фахівець з провідності

Історично,3D друк на мідібуло складно через відбивну здатність металу. Сьогодні, завдяки передовій лазерній технології та сплавам CuCr1Zr, це-{2}}вихід для високо-індукційних котушок і ракетних сопел-з рідинним охолодженням.

Професійна порада: чиста мідь є найбільш електропровідною, але найважчою для друку. CuCr1Zr забезпечує 90% "провідності-до-міцності", що є набагато надійнішим для промислового використання.

Дані технічного порівняння

Поширені матеріальні підводні камені-і як їх уникнути

1. Помилка «CNC Copy-Paste».

Не вибирайте алюміній 6061 лише тому, що він використовувався у вашій частині ЧПК. У 3D-друкі стандартом є AlSi10Mg. Перехід на не-стандартні сплави для «знайомства» часто збільшує витрати на 400% через спеціалізоване постачання порошку.

2. Погляд на «Податок на підтримку»

Жорсткі матеріали, такі як інконель або титан, потребують масивних опорних конструкцій, щоб запобігти викривленню. Видалення цих опор вручну збільшує витрати праці. Якщо конструкція складна, більш «прощаючий» матеріал, як-от 316L, у підсумку може бути дешевшим.

3. Ігнорування твердості поверхні

Алюміній легкий, але м'який. Для застосувань із-інтенсивним зношуванням необхідно врахувати вартість твердого-анодування або перейти на інструментальну сталь чи сплав CoCr.

Зв'язатися зараз

Не існує «ідеального» металу-тільки правильний метал для ваших конкретних-компромісів між вагою, міцністю та гаманцем. Завчасно визначивши свої екологічні обмеження та потреби після-обробки, ви зможете уникнути пасток «надлишкової ваги на 30%» або «порушення біосумісності», які руйнують проекти.

Готові оптимізувати свою наступну збірку? Незалежно від того, чи потрібна вам спеціалізована послуга 3D-друку з титанового металу для аерокосмічної галузі чи 3D-друку міді з високою{1}}провідністю для електроніки, наша команда інженерів може-{4}}порівняти вартість і ефективність.