Jakie są zalety i wady aluminium 3D?

Wielu inżynierów rozpoczyna druk 3D aluminium z dużymi nadziejami -, ale napotykają nieoczekiwane problemy z chropowatością powierzchni, porowatością lub kosztami przekraczającymi początkowe szacunki. Ta mieszanka podekscytowania i frustracji jest niezwykle powszechna, gdy zespoły po raz pierwszy eksplorują terenUsługa druku 3D aluminiumopcje.

Aluminium jest jednym z najczęściej stosowanych metali w tradycyjnej produkcji ze względu na niską gęstość i doskonałe właściwości termiczne. Jednak w produkcji przyrostowej jest to zarówno gwiazda, jak i jeden z najtrudniejszych materiałów do opanowania. Sukces zależy w dużej mierze od realistycznych oczekiwań, mądrych wyborów projektowych i właściwej kontroli procesu.

Co sprawia, że ​​aluminium jest popularnym wyborem do druku 3D?

Lekkość z godną szacunku siłą Główny atut

Aluminium zapewnia doskonały stosunek-do-wagi, dzięki czemu idealnie nadaje się na części, w których zmniejszenie masy bezpośrednio poprawia wydajność bez utraty integralności strukturalnej.

Często pomijana dobra przewodność cieplna i elektryczna

Te właściwości sprawiają, że aluminiowe części drukowane 3D są szczególnie cenne w przypadku wymienników ciepła, obudów silników i obudów elektronicznych.

Zgodność z procesem SLM/DMLS Standard branżowy

Stopy aluminium można drukować stosunkowo dobrze przy użyciu selektywnego topienia laserowego (SLM) lub bezpośredniego spiekania laserowego metalu (DMLS), dominujących technologii druku 3D metali.

Kluczowe dane: Gęstość aluminium wynosi około 2,67 g/cm3 -, czyli około 65% lżejsza od stali i 35% lżejsza od tytanu.

Prawdziwy scenariusz: ramy dronów, wsporniki radiatorów samochodowych i obudowy elektroniki użytkowej często wybierają aluminium ze względu na zrównoważoną wydajność i oszczędność masy.

Prawdziwe zalety usługi druku 3D z aluminium

Zaleta 1 - Złożona geometria bez dodatkowych kosztów

Kanały wewnętrzne, struktury kratowe i skonsolidowane zespoły-wieloczęściowe stają się wykonalne i-opłacalne. W naszych projektach drukowanie skomplikowanych części aluminiowych w jednym kawałku obniżyło koszty montażu o 40–60% w porównaniu z tradycyjną produkcją wielo-częściową.

Zaleta 2 - Szybka realizacja prototypów

Modelowanie prototypów aluminium metodą druku 3Dwyróżnia się tutaj. Od CAD po część funkcjonalną, czas realizacji wynosi zaledwie 3–5 dni roboczych, całkowicie pomijając 4–8 tygodni zwykle wymaganych w przypadku oprzyrządowania odlewniczego.

Zaleta 3 - Efektywność materiałowa i mniejsza ilość odpadów

W procesach addytywnych wykorzystanie materiału wynosi 90–95% w porównaniu z 30–40% w przypadku obróbki CNC. Ta wydajność jest szczególnie cenna w przypadku stopów premium, takich jak Scalmalloy.

Zaleta 4 - Iteracja projektu bez kary

Zmiany w projekcie wymagają jedynie zaktualizowanego wycinania i ponownego drukowania - nie są potrzebne żadne nowe narzędzia. Jeden z klientów z branży motoryzacyjnej, którego wspieraliśmy, wykonał 7 iteracji projektowych w zaledwie 4 tygodnie, ostatecznie osiągając redukcję masy o 32%.

Zaleta 5 - Dobre właściwości mechaniczne po obróbce cieplnej

AlSi10Mg po obróbce cieplnej T6 może osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie 400–430 MPa, dzięki czemu nadaje się do wielu zastosowań konstrukcyjnych.

Tabela: Właściwości mechaniczne AlSi10Mg

Uczciwe wady

Wada 1 - Chropowatość powierzchni jest prawdziwym problemem

Drukowane-części aluminiowe SLM mają zazwyczaj wartości Ra wynoszące 6–15 µm, czyli znacznie bardziej chropowate niż powierzchnie obrabiane CNC-(0,8–3,2 µm). Z naszego doświadczenia wynika, że ​​około 70% aluminiowych części drukowanych w 3D wymaga co najmniej jednego-etapu przetwarzania końcowego, aby spełnić wymagania funkcjonalne lub estetyczne. (kluczową kwestią jest aluminiowe wykończenie powierzchni druku 3D.)

Wada 2 - Porowatość i wady wewnętrzne

Proszek aluminiowy jest bardzo wrażliwy na utlenianie i wilgoć. Zła kontrola parametrów lub zanieczyszczony proszek może powodować porowatość, przy typowej gęstości w zakresie 99–99,7%. W jednym projekcie, którym się zajmowaliśmy, proszek pod wpływem wilgoci-doprowadził do nadmiernej porowatości wewnętrznej i przedwczesnych uszkodzeń zmęczeniowych podczas testów.

Wada 3 - Anizotropowe właściwości mechaniczne

Wytrzymałość osi Z- (kierunek kompilacji) jest zazwyczaj o 10–15% mniejsza niż w kierunkach XY. Projekty muszą dokładnie uwzględniać orientację druku.

Tabela: Anizotropia AlSi10Mg

Wada 4 - Koszt jest wyższy niż w przypadku CNC w przypadku prostych części

Proszek kosztuje 50–150 USD/kg w porównaniu z 3–8 USD/kg sztabek. Proste geometrie rzadko są ekonomiczne w przypadku druku 3D. Próg rentowności zazwyczaj faworyzuje drukowanie 3D tylko w przypadku skomplikowanych części o małej-–-średniej objętości (koszt drukowania 3D z aluminium w przeliczeniu na część znacznie się różni).

Wada 5 - Ograniczone opcje materiałowe w porównaniu z kutym aluminium

Główne stopy nadające się do druku to AlSi10Mg, AlSi7Mg0.6 i Scalmalloy. Popularne stopy kute, takie jak 6061 lub 7075, są nadal trudne do wydrukowania przy zachowaniu spójnych i niezawodnych właściwości.

Wada 6 - Post-Przetwarzanie końcowe jest prawie zawsze wymagane

Usuwanie podpór, obróbka cieplna, piaskowanie i obróbka skrawaniem zwiększają czas i koszty. Rzeczywisty czas realizacji dostaw jest często znacznie dłuższy niż czas wydruku surowego.

Stopy aluminium do druku 3D

AlSi10Mg Koń pociągowy druku 3D z aluminium

Doskonała drukowność, dobra wytrzymałość i szeroka dostępność sprawiają, że jest to domyślny wybór dla większości zastosowań.

AlSi7Mg0.6 Lepsza ciągliwość, ta sama rodzina

Zapewnia lepsze wydłużenie, dzięki czemu nadaje się do części-krytycznych lub udarowych-obciążonych.

Scalmalloy Wysoka wydajność, wysoki koszt

Zapewnia wyjątkową wytrzymałość-w stosunku-masy do wymagających zastosowań lotniczych i kosmicznych oraz do zastosowań wymagających-wydajności.

A6061-RAM2 i nowe stopy

Nowsze stopy wypełniają lukę w stosunku do tradycyjnych właściwości podobnych do 6061, choć wciąż dojrzewają.

Tabela: Porównanie stopów aluminium do druku 3D

Druk 3D aluminium a obróbka CNC

Złożoność geometrii - Wyraźne zwycięstwo w druku 3D

Dokładność wymiarowa - CNC wciąż ma przewagę

Typowe-drukowane tolerancje wynoszą ±0,1–0,3 mm; CNC osiąga lepsze wyniki, chociaż podejścia hybrydowe wypełniają tę lukę (względy tolerancji druku 3D z aluminium).

Koszt przy różnych ilościach -, gdzie każdy wygrywa

Czas realizacji - Zależy od złożoności

Właściwości materiału - bliżej niż myślisz, z zastrzeżeniami

Tabela: Usługa druku 3D CNC i aluminium

Zastosowania branżowe

Lotnictwo i kosmonautyka - Wsporniki konstrukcyjne i przewody

Lekkie, skonsolidowane konstrukcje zmniejszają liczbę części i poprawiają wydajność.

Motoryzacja i pojazdy elektryczne - Wymienniki ciepła, obudowy silników

Zarządzanie temperaturą i redukcja masy bezpośrednio wpływają na wydajność i zasięg.

Elektronika użytkowa - Obudowy i radiatory

Szybka iteracja i zintegrowane funkcje przyspieszają rozwój produktu.

Sprzęt przemysłowy - Komponenty i osprzęt robotyczny

Niestandardowe, lekkie efektory końcowe poprawiają dynamikę robota i zużycie energii.

Obrona - Lekkie komponenty taktyczne

W każdym przypadku sukces wynika z wykorzystania swobody projektowania przy jednoczesnym proaktywnym zarządzaniu-przetwarzaniem końcowym i anizotropią.

Standardy jakości i zgodność dla aluminiowych części drukowanych 3D

Specyfikacja stopu aluminium metodą wytwarzania przyrostowego ASTM F3318 -

AS9100D do zastosowań lotniczych

Minimalny certyfikat fabryczny ISO 9001 -, którego należy szukać

Tabela: Przegląd standardów

Powszechne błędne przekonania na temat druku 3D z aluminium

Błędne przekonanie nr 1: Aluminium drukowane w 3D jest zbyt słabe, aby można było go zastosować konstrukcyjnie. Rzeczywistość: Przy odpowiednim doborze, orientacji i obróbce cieplnej stopu sprawdza się on dobrze w wielu zastosowaniach konstrukcyjnych.

Błędne przekonanie 2: AlSi10Mg jest wymienny z 6061. Rzeczywistość: Właściwości znacznie się różnią; zawsze sprawdzaj w odniesieniu do rzeczywistych wymagań.

Błędne przekonanie 3: Nie jest wymagana żadna obróbka cieplna. Rzeczywistość: Obróbka cieplna jest zwykle niezbędna dla uzyskania optymalnej wytrzymałości i plastyczności.

Błędne przekonanie 4: Dokładność wymiarowa jest zbyt niska dla części funkcjonalnych. Rzeczywistość:-dokładność druku wystarcza do wielu zastosowań; obróbka hybrydowa pozwala uzyskać wąskie tolerancje.

Błędne przekonanie 5: Nadaje się do wszystkich wielkości produkcji. Rzeczywistość: najlepsze w przypadku małych-do-objętości i bardzo złożonych geometrii.

Skontaktuj się teraz

Druk 3D z aluminium nie jest rozwiązaniem uniwersalnym, ale w odpowiednich zastosowaniach - złożonych geometriach, małych-do-nakładach lub agresywnej lekkości - jego zalety są trudne do osiągnięcia w tradycyjnych procesach.

Kiedy zrozumiesz prawdziwe zalety, wady i najlepsze praktyki, druk 3D z aluminium stanie się potężnym i niezawodnym narzędziem. Nasz zespół w fabryce druku 3D z aluminium specjalizuje się w niestandardowych usługach drukowania 3D z aluminium z pełnym wsparciem od konsultacji DfAM poprzez zatwierdzone części produkcyjne.

Chcesz ocenić druk 3D aluminium dla swojego projektu? Już dziś skontaktuj się z naszym zespołem producentów druku 3D z aluminium, aby-niezobowiązać się z recenzją projektu, rekomendacją materiałów lub szczegółową wyceną. Zadbajmy o to, aby Twoje części powiodły się. - Skontaktuj się teraz.