Qual è la differenza tra materiali di metallurgia in polvere e materiali di stampa 3D?

1, Principio di processo: la principale differenza tra il pensiero che aggiunge e il pensiero che toglie
Metallurgia della polvere: la metallurgia della polvere è un modo per produrre polveri di metallo o utilizzare polveri di metallo (o miscele di metallo e non - polveri metallici) come materie prime. Implica la modellatura e la sinterizzazione delle polveri per produrre materiali metallici, materiali compositi e una vasta gamma di prodotti. La parte principale è modellare i materiali in tre passaggi: combinare polveri, premere e sinterrare. La tecnologia della metallurgia della polvere produce nichel - basata su - in lega di temperatura in polvere atomizzandola. Ad esempio, produce dischi di turbina per i motori dell'aeromobile. È pressato a freddo isostatico, quindi sinterizzato e densificato in un vuoto a 1200 gradi, e infine isostatico a caldo pressato per sbarazzarsi di eventuali difetti interni. Powder pre - La miscelazione risolve il problema della segregazione dei componenti nel casting tradizionale rendendo la distribuzione di elementi in lega più del 90% in più.
Stampa 3D: la stampa 3D utilizza un metodo di produzione additiva che costruisce le cose a livello per livello. Ad esempio, la tecnologia Laser Selective Melting (SLM) funziona in questo modo: in primo luogo, un modello 3D viene tagliato; Quindi, viene impostato uno strato di polvere di metallo spesso 0,05 mm sul rullo di polvere; Quindi, un raggio laser energetico - alto scioglie selettivamente la polvere lungo un percorso impostato; E infine, la parte è costruita a livello per livello. Questa tecnologia subisce i problemi con la lavorazione standard che rendono difficile raggiungere gli strumenti. Può anche realizzare caratteristiche intricate come strutture reticolari e canali di raffreddamento conformi che i metodi tradizionali non possono. Una certa azienda che fa sì che i motori aeronautici impiegano la tecnologia SLM per produrre ugelli a benzina. Ciò combina 20 elementi separati in uno, rendendo l'ugello più leggero del 40% e il 15% in più di carburante.
2, Proprietà del materiale: un gioco tra il controllo dell'omogeneità e la progettazione di gradienti
Come sono i materiali di metallurgia in polvere:
Uniformità della composizione: la metallurgia delle polveri utilizza tecnologie di produzione di polvere di lega meccanica o atomizzazione a gas per diffondere uniformemente elementi in lega a microscala. Ad esempio, nella metallurgia della polvere FGH96 alta - lega di temperatura, la dimensione delle particelle di rafforzamento della fase viene mantenuta al di sotto di 50 nm e la varianza nella densità di distribuzione è inferiore al 5%. Questa omogeneità consente di mantenere una resistenza costante di 1200 MPA anche quando la temperatura è alta, a 650 gradi.
Controllabilità della porosità: modificando la temperatura della sinterizzazione e la pressione della pressatura, i materiali di metallurgia delle polveri possono controllare con precisione i livelli di porosità tra il 5% e il 15%. Un particolare produttore di freni per auto ha realizzato una piastra di attrito di metallurgia in polvere a base di rame - con un design di porosità al 30%. Ciò rende la capacità di stoccaggio del lubrificazione dell'olio tre volte di più e la stabilità del coefficiente di attrito del 40% migliore.
Flessibilità dei compositi di materiale: la metallurgia delle polveri può produrre compositi di materiali diversi, come la ceramica in metallo e la fibra di carbonio in metallo. Ad esempio, la lega di rame rinforzata con dispersione AL2O3 aggiunge particelle di al2O3 di dimensioni di dimensioni - al 2% alla matrice di rame usando il processo di ossidazione interna. Ciò mantiene la conduttività all'85% di IAC e aumenta la temperatura di ammorbidimento da 300 gradi a 900 gradi.
Alcune cose sui materiali di stampa 3D sono:
Struttura della solidificazione rapida: durante il processo di stampa 3D, il materiale si raffredda ad una velocità di 106-108 gradi /s, che lo fa formare grani ultrafini o persino forme amorfe. L'istituto di ricerca che ha realizzato l'acciaio inossidabile 316L utilizzando la tecnologia SLM ha cambiato la dimensione del grano da 100 μm in forgiati tipici a meno di 1 μm. Ciò ha reso la resistenza alla trazione salire del 30%, ma l'allungamento diminuisce del 15%.
Progettazione della funzione gradiente: la stampa 3D può cambiare la composizione e le proprietà dei materiali in modo gradiente modificando i parametri come la potenza laser e la velocità di scansione. Una società biomedica ha prodotto l'impianto di gradiente HA TI6AL4V, che modula la quantità di idrossiapatite dal 60% allo 0% dalla superficie al nucleo. Ciò accelera l'integrazione dell'osso di due volte.
Controllo dello stress residuo: lo stress termico si accumula durante la stampa 3D, che può facilmente causare parti di ordito. Una certa azienda che produce lame del motore aeronautico utilizza una preriscaldamento del substrato a 200 gradi e una procedura di trattamento termico a rilascio di stress per evitare che le lame in lega di titanio TC4 si deformano da 3 mm a 0,5 mm.
3, situazione per l'applicazione: la differenza tra fare cose nei lotti e fare cose da ordinare
Benefici della metallurgia delle polveri:
Produzione standardizzata su larga scala: gli stampi di metallurgia in polvere sono la scelta migliore per la realizzazione di parti di auto perché condividono i costi. La tecnica della metallurgia delle polveri produce oltre 200 milioni di ingranaggi per il tempo dell'albero a camme all'anno in tutto il mondo. Ciò riduce il costo di ogni pezzo del 40% rispetto alla tecnologia di forgiatura.
Parti che sono altamente precise e resistenti all'usura: la procedura di finitura per la sinterizzazione della metallurgia delle polveri può raggiungere la precisione dimensionale a livello IT7. Un particolare produttore di cambio ha realizzato un rame - anello di ingranaggio sincrono della metallurgia che ha un coefficiente di attrito stabile di 0,12-0,15 dopo essere stato trattato con solforzazione. Può essere usato 800.000 volte.
Materiali funzionali: la metallurgia delle polveri è l'unico modo per realizzare parti funzionali come materiali magnetici e porosi. Una compagnia di energia nucleare ha prodotto la piastra di filtro poroso in lega Zr Sn NB, che ha un design della porosità al 30% che gli consente di catturare particelle piccole fino a 0,5 μm. È utilizzato nel sistema di purificazione per il refrigerante del reattore nucleare.
Un grande passo avanti nella stampa 3D:
Struttura topologica leggera: la stampa 3D fa passare l'ottimizzazione strutturale dall'essere un'idea a qualcosa che accade davvero. Utilizzando l'ottimizzazione della topologia e la stampa 3D, un produttore di satelliti ha prodotto una staffa in lega di alluminio che è più leggera del 65% rispetto al vecchio design (2,3 kg) e soddisfa i criteri di rigidità.
La stampa 3D può rendere i canali di raffreddamento conformi che i metodi di perforazione standard non possono. Questo perché il design dei canali interni è molto complicato. Una società specifica di stampo ha realizzato uno stampo per iniezione che ha un canale d'acqua di raffreddamento a spirale incorporato utilizzando la stampa 3D. Ciò riduce il tempo di raffreddamento da 45 secondi a 28 secondi e aumenta l'efficienza di produzione del 38%.
La stampa 3D rende possibile produrre protesi mediche che vengono realizzate solo per ogni paziente. Una struttura ortopedica utilizza la tecnologia EBM (Electron Beam Filting) per produrre tazze acetabolari. Quindi usano i dati CT per ricostruire il modello pelvico del paziente in modo che si adatti perfettamente al letto osseo. Il tasso di allentamento tre anni dopo l'intervento chirurgico è inferiore allo 0,5%.