Производство металлического порошка и 3D-печать

3D-печать, также известная как аддитивное производство, представляет собой процесс создания объектов путем укладки материалов слой за слоем. Эта технология нашла широкое применение во многих отраслях промышленности, включая авиацию, медицину, автомобилестроение и производство ювелирных изделий. В этих областях металлический порошок является одним из основных материалов для 3D-печати.

Как самое важное звено в цепочке металлических деталей в 3D-печати, металлический порошок для 3D-печати также представляет наибольшую ценность. На «Всемирной конференции по технологиям 3D-печати 2013 года» авторитетные мировые эксперты в области 3D-печати дали четкое определение металлическому порошку для 3D-печати, который относится к группе металлических частиц размером менее 1 мм. Включая одиночный металлический порошок, порошок сплава и некоторые тугоплавкие составные порошки с металлическими свойствами. В настоящее время металлические порошковые материалы для 3D-печати включают кобальт-хромовый сплав, нержавеющую сталь, промышленную сталь, бронзовый сплав, титановый сплав и никель-алюминиевый сплав. Однако, помимо хорошей пластичности, металлический порошок для 3D-печати также должен соответствовать требованиям тонкого размера частиц порошка, узкого распределения размеров частиц, высокой сферичности, хорошей текучести и высокой насыпной плотности.

Из-за различных областей применения и требований к последующему процессу формования методы приготовления металлических порошков также различаются. В зависимости от процесса приготовления в основном используются два метода: физико-химические методы и механические методы. В порошковой металлургии широко используются такие методы приготовления, как электролиз, восстановление и распыление, но следует отметить, что как электролиз, так и восстановление имеют определенные ограничения и не подходят для приготовления порошков сплавов. В настоящее время металлические порошки для аддитивного производства в основном сосредоточены в таких материалах, как титановые сплавы, жаропрочные сплавы, кобальт-хромовые сплавы, высокопрочные стали и литейные стали. Чтобы соответствовать требованиям оборудования и процессов аддитивного производства, металлические порошки должны обладать такими характеристиками, как низкое содержание кислорода и азота, хорошая сферичность, узкий диапазон распределения размеров частиц и высокая насыпная плотность. Метод вращающегося плазменного электрода (PREP), метод плазменного распыления (PA), метод газового распыления (GA) и метод плазменной сфероидизации (PS) являются основными методами приготовления металлических порошков для аддитивного производства. Все четыре метода позволяют получать сферические или почти сферические металлические порошки.

Процесс производства металлических порошков для 3D-печати обычно включает следующие этапы:
Выбор материала:

Сначала выберите металлический порошок для 3D-печати. ​​Обычно используемые металлические порошки включают нержавеющую сталь, титановый сплав, алюминиевый сплав и сплав на основе никеля. Эти металлические порошки обладают характеристиками высокой прочности, коррозионной стойкости и высокотемпературной производительности и подходят для различных применений.

Приготовление порошка:
Металлические порошки могут быть получены различными методами, такими как распыление, электролиз, химическая реакция и механическое дробление. Эти методы могут преобразовывать металлическое сырье в мельчайшие частицы порошка для использования в 3D-принтерах. Обработка порошка: Перед использованием металлических порошков для 3D-печати требуется некоторая обработка, такая как просеивание, смешивание и сушка. Эта обработка может гарантировать, что размер частиц и химический состав порошка соответствуют требованиям печати, а также улучшить текучесть и пригодность порошка для печати.

Процесс печати:
В процессе 3D-печати металлический порошок наносится слой за слоем в заданную форму через сопло принтера или экструдер. После нанесения каждого слоя печатная платформа опускается на определенное расстояние, чтобы облегчить нанесение следующего слоя. Этот процесс будет повторяться до тех пор, пока не будет напечатан весь объект.

Постобработка:
После печати объект должен пройти некоторые операции постобработки, такие как спекание, термическая обработка, сварка и механическая обработка. Такая обработка может улучшить прочность и точность объекта и гарантировать, что он соответствует требованиям конечного использования. При производстве металлического порошка для 3D-печати необходимо учитывать некоторые важные факторы, включая размер частиц, химический состав, текучесть и пригодность порошка для печати. ​​Эти факторы повлияют на точность, прочность и эффективность производства объекта в процессе печати. ​​Кроме того, стоимость производства металлического порошка также является одним из факторов, которые необходимо учитывать.

Хотя технология 3D-печати достигла большого прогресса, все еще существуют некоторые проблемы и ограничения в производстве и применении металлического порошка. Например, себестоимость производства металлического порошка высока, и различные металлические порошки требуют разных методов подготовки и обработки. Кроме того, размер частиц и химический состав металлического порошка также будут влиять на его пригодность для печати и производительность конечного объекта. Чтобы преодолеть эти проблемы и ограничения, необходимы дальнейшие исследования и разработки новых технологий и методов. Например, разработать новые технологии подготовки металлического порошка для повышения качества и эффективности производства порошков; изучить новые методы обработки металлического порошка для улучшения его текучести и пригодности для печати; изучить новые технологии постобработки для повышения прочности и точности объектов.