3D 프린팅을 위한 5가지 금속 재료

이 기사에서는 금속 3D 프린팅을 위한 5가지 금속 분말을 소개합니다. 알루미늄 합금입니다. , 마그네슘 합금 , 스테인리스 스틸 , 고온 합금 및 티타늄 합금 .

3D 인쇄 기술이란 무엇입니까?

3D 인쇄 일종의 신속한 프로토타이핑입니다. 3차원 입체 모형 제작을 완성하기 위해 원재료를 층층이 쌓아 올리는 기술입니다. 디지털 모델 파일을 기반으로 하며 접착 가능한 재료(플라스틱 또는 가루 금속 등)를 사용하여 레이어별로 인쇄하여 3차원 개체를 구성합니다.

3D 프린팅 기술의 응용

3D 프린팅은 일반적으로 디지털 기술 소재 프린터를 사용합니다. 금형 제작, 산업 디자인 등의 분야에서 모델을 만드는 데 사용됩니다. 기술의 발달과 성숙에 따라 점차 일부 제품이나 부품의 직접 제조에 사용되었습니다. 3D 프린팅 기술은 이미 신발, 산업 디자인, 보석, 의료, 자동차, 항공 우주, 교육, 건축, 토목 공학 및 기타 많은 분야에서 역할을 하고 있습니다.

금속 3D 프린팅 정보

최근 몇 년 동안 금속 3D 프린팅은 미래 제조업의 주요 발전 방향으로 간주되어 왔으며 그 발전 속도는 비금속 3D 프린팅을 훨씬 능가했습니다. 금속 인쇄의 재료 기반으로서 금속 분말 재료는 3D 인쇄 기술 개발의 중요한 돌파구이기도 합니다. 금속 분말 재료의 종류에 대한 연구에는 현재 티타늄 합금, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 초합금 및 스테인리스강의 5가지 금속 분말 재료가 있습니다.

1. 티타늄 합금

티타늄 합금은 고강도, 고열 강도, 우수한 내식성, 우수한 저온 성능 및 높은 화학 활성의 장점을 가지며 스포츠 장비, 화학 산업, 원자력 산업, 의료 장비, 항공 우주 및 기타 분야에서 널리 사용됩니다. . 현재 많은 국가에서 티타늄 합금 소재의 중요성을 인식하고 있습니다.

티타늄 합금은 항공 우주 산업에서 사용되는 새로운 중요한 구조 재료입니다. 티타늄 합금은 주로 항공기 엔진 압축기 부품을 만드는 데 사용되며 로켓, 미사일 및 고속 항공기 구조 부품이 그 뒤를 잇습니다.

전통적인 단조 및 주조 기술로 제조된 티타늄 합금 부품은 첨단 기술 분야에서 널리 사용되었습니다.

절삭 공정에서 티타늄 합금의 변형 계수가 작고 절삭 온도가 높으며 공구가 마모되기 쉽고 단위 면적당 절삭력이 큽니다. 티타늄 합금의 열악한 내마모성 및 열악한 공정 성능과 함께 티타늄 합금의 가공은 매우 어렵고 생산 공정이 복잡합니다. 그리고 티타늄 합금은 열간 가공 중에 수소, 산소, 질소 및 탄소와 같은 불순물을 매우 쉽게 흡수합니다.

따라서 전통적인 단조 및 주조 방법을 사용하여 티타늄 합금 부품을 생산하는 경우 비용이 높고 재료 활용률이 낮고 가공이 어렵고 생산 공정이 복잡합니다. 이러한 어려움으로 인해 티타늄 합금의 광범위한 적용이 저해되었습니다.

사회의 발전과 함께 금속 3D 인쇄 기술을 사용하면 위의 문제를 해결할 수 있으므로 3D 기술은 최근 몇 년 동안 티타늄 합금 부품을 직접 제조하는 새로운 기술이 되었습니다.

2. 알루미늄 합금

알루미늄 합금은 높은 비강도, 경량, 양호한 유동성, 강한 주형 충진성, 양호한 내식성, 낮은 융점, 양호한 주조성 및 소성 가공성과 같은 우수한 물리적, 화학적 및 기계적 특성을 갖는다. 그것은 항공 우주, 해양 산업, 화학 산업, 금속 포장, 건설, 전기 기계 및 일용품 산업에서 널리 사용됩니다.

그러나 선택적 레이저 용융에서는 알루미늄 합금 자체의 특성으로 인해 제조가 더 어렵습니다. 현재 선택적 레이저 용융에서는 알루미늄 합금의 산화, 잔류 응력, 기공 결함 및 밀도와 같은 문제가 여전히 존재합니다.

3. 마그네슘 합금

마그네슘 합금은 저밀도, 우수한 방열성, 고강도, 큰 탄성 계수, 우수한 충격 흡수, 알루미늄 합금보다 더 큰 충격 하중 용량 및 유기물 및 알칼리에 대한 우수한 내식성을 특징으로 합니다. 주로 항공, 항공 우주, 운송, 화학 산업, 로켓 및 기타 분야에서 사용됩니다. 또한, 많은 응용 분야에서 마그네슘 합금은 강철 및 알루미늄 합금을 대체할 가능성이 있습니다.

선택적 레이저 용융에서 마그네슘 합금 성형은 주조보다 경도와 강도가 높습니다.

4. 스테인레스 스틸

스테인레스 스틸 자체의 우수한 내식성으로 인해 스테인레스 스틸은 고온에서도 우수한 물리적 및 기계적 특성을 유지할 수 있습니다. 또한, 분말은 성형성이 우수하고 제조 공정이 간단하며 비용이 저렴합니다. 따라서 3D 프린팅 분야에서도 스테인리스 스틸이 널리 사용되고 있습니다.

현재 스테인리스강의 선택적 레이저 용융에 대한 연구는 주로 강도를 높이고 다공성을 줄이는 데 중점을 두고 있습니다.

5. 고온 합금

고온 합금은 600 °C 이상의 고온 및 특정 응력 하에서 장기간 작동할 수 있는 철, 니켈 및 코발트를 기반으로 하는 금속 재료의 종류를 말합니다. 그것은 우수한 고온 강도, 우수한 내산화성 및 고온 내식성, 우수한 피로 특성, 파괴 인성 및 기타 특성을 가지고 있습니다. 주로 항공우주, 에너지 등에 사용됩니다.

고온 합금의 가공된 표면 무결성은 성능에 매우 중요한 역할을 합니다. 그러나 고온 합금은 대표적인 난삭재 소재로 가공 과정에서 낮은 가공면 품질과 심한 공구 파손 등의 문제가 자주 발생한다. 이는 미세 강화재의 높은 경도, 심한 가공 경화, 높은 전단 응력 저항 및 낮은 열전도율, 높은 절삭 부하 및 절삭 영역의 절삭 온도 때문입니다.

사회의 발전과 함께 3D 프린팅 기술은 고온 합금 성형의 기술적 병목 현상을 해결하는 새로운 방법이 되었습니다.

결론

금속 분말 3D 프린팅 기술은 일정한 결과를 얻었지만 프린팅 재료의 한계는 3D 프린팅 기술의 발전에 영향을 미칠 것입니다. 오늘날 많은 유형의 3D 프린팅 금속 재료가 산업용으로 적합하지만 특수 금속 분말 재료만이 생산 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

3D 프린팅 금속 재료의 개발과 관련하여 기존 재료를 기반으로 재료 구조와 특성 간의 관계에 대한 연구를 강화하고 재료의 특성에 따른 공정 매개변수를 최적화하며 인쇄 속도를 높이고 기공도와 산소를 줄이는 것도 필요합니다. 내용, 표면 품질을 향상시킵니다. 동시에 3D 프린팅에 적합하도록 새로운 재료를 개발해야 합니다.