Алюминий является одним из наиболее часто используемых металлов в промышленном производстве, особенно в аддитивном производстве. Это высокопрочный легкий металлический сплав с идеальным сочетанием механических и тепловых свойств. Компании, занимающиеся разработкой материалов, особенно аддитивного производства, предоставляют различные алюминиевые сплавы для 3D-печати металла.
Чтобы лучше понять характеристики этого металла и его преимущества для компонентов 3D-печати, редактор TCT поможет вам более подробно изучить эту статью.
Алюминий (Al) имеет атомное число 13 и является химическим элементом, который можно найти повсюду в земной коре. Это неферромагнитный металл, который не может быть намагничен магнитным полем. Многие алюминиевые сплавы, которые могут использоваться для аддитивного производства, состоят из сочетания металлических и металлоидных элементов, включая алюминий, кремний, магний или медь. Наиболее популярные алюминиевые сплавы включают:
AlSi7Mg — алюминиевые и магниевые сплавы, содержащие кремний (7%)
AlSi10Mg — кремний, содержащий алюминиевый сплав (10 %) и магниевый сплав
AlSi12- алюминиевый сплав, содержащий силикон (12%)
AlSi9Cu3- алюминий, содержащий кремниевый сплав (9%) и медь (3%)
изображение
Алюминий является не только легким металлом с низкой температурой плавления, но и очень хорошим электрическим и тепловым проводником. Промышленное применение алюминия делает его одним из наиболее важных материалов с точки зрения количества и использования. Как же этот металл применяется при изготовлении присадок?
Существует множество различных методов изготовления 3D-печатных компонентов с использованием алюминиевого сплава. Одним из наиболее распространенных методов в производстве металлических добавок является лазерное порошковое сплавление слоя (LPBF), которое использует лазер для расплавления металлического слоя, уложенного на порошковой точке слоя за точкой. То же самое относится и к технологии электронного пучка (EBM), но разница заключается в том, что его источник энергии является электронным пучком, а не лазером.
Помимо этих двух методов, существуют и другие методы производства металлов, которые также могут использовать для печати алюминий, такие как распыление клея, плавление холодного металла (CMF) и производство электродуговой присадки (WAAM). Кроме того, мы также обнаружили, что, хотя технология FDM имеет относительно низкую область применения для алюминия, она в основном использует пластмассовую проволоку. Однако некоторые компании разработали решения, совместимые с этой технологией, для производства более износостойких деталей.
По сравнению с другими металлами, алюминиевые компоненты 3D-печати имеют множество преимуществ и недостатков. Среди них алюминий — высокопроизводительный материал с интересными механическими и химическими свойствами. Помимо возможности изготовления сложных геометрических конструкций, она также обладает высоким соотношением прочности и массы и устойчивости к погодным условиям. Однако алюминиевые компоненты, напечатанные в 3D-принтере, не столь жесткие, как стальные компоненты. В отличие от титана, алюминий не является биосовместимым металлом, поэтому он не является идеальным выбором для использования в медицинских целях.
изображение
Независимо от используемого процесса, компоненты, изготовленные из алюминиевого сплава 3D, могут обеспечить интересные характеристики для многих отраслей промышленности. Помимо хорошей химической стойкости и легкого веса, алюминиевый сплав также является одним из металлов с лучшим соотношением прочности и веса среди всех металлов. С непрерывным и углубленным развитием промышленности спрос на материальные свойства в различных отраслях, таких как аэрокосмическая и автомобильная промышленность, также быстро растет.
В автомобильной промышленности используются алюминиевые поршни с трехмерной печатью для флагманской модели GT2 RS. Использование технологии производства металлических присадок позволяет компании получить мощность до 30 л.с. от двигателя с двойным турбонаддувом мощностью 700 л.с., одновременно повышая эффективность и производительность автомобиля. Тем временем, Mercedes Benz печатает запасные части для алюминиевых грузовых автомобилей и автомобильных линий, чтобы обеспечить более высокую безопасность дорожного движения.
В 2021 году Ford объявила о планах по 3D-печати 200000 деталей из алюминиевого сплава ежегодно. В то время Форд разрабатывая компоненты, которые будут использоваться для полного производства «очень популярных моделей» Форда. Детали деталей, которые будут напечатаны в 3D, будут массово производиться, не были раскрыты, но можно подтвердить, что они будут изготовлены с использованием технологии нанесения клея 3D.
Сложный металлический порошок, используемый компанией Ford для впрыска и спекания связующего материала, представляет собой алюминий 6061. Это развитие стало результатом сотрудничества инженеров и специалистов по материаловедению Ford, а также ExOne, поставщика технологии нанесения клея. Важное значение успешного применения алюминия в производстве 3D-печати автомобильных деталей имеет переход от традиционных производственных процессов к 3D-печати, который упростит проектирование, снизит вес, сэкономит пространство, улучшит производительность деталей и сэкономит затраты и время.
изображение
Аэрокосмическая промышленность также не желает отставать в своем бизнесе, внедряя технологию 3D-печати из алюминия. Например, Центр космических полетов им. Маршалла НАСА провел тепловые испытания на 3D-печатной насадке, которая была разработана в сотрудничестве с стартап-компанией Elementum 3D с использованием нового алюминиевого сплава 6061-RAM2, разработанного Elementum 3D и способного выдерживать огромные температурные градиенты. Этот тип форсунок легче традиционных форсунок, что создает основу для глубокого полета, который может нести большую нагрузку.
По данным TCT, исследовательская группа во главе с Wu Xinhua, основателем Beifeng Technology (2024 TCT стенд номер: 7F50) и академик Австралийской инженерной академии успешно разработал высокотемпературный и высокопрочный 3D-полированный специальный алюминиевый сплав с фирменным названием GA570, который сразу получил высокую оценку и внимание от многих авиационных гигантов, включая General Motors, Boeing, Thor, Safran и других. Прочность материала GA570 достигла наивысшего уровня среди материалов из алюминиевого сплава, доступных в настоящее время для 3D-печати, с устойчивой прочностью на растяжение свыше 570 МПа и с удлинением более 12%. Подготовленные авиационные компоненты прошли испытание на устойчивость при высокой температуре 250°C в течение 5000 часов, что эквивалентно требованию 25 лет обычного обслуживания двигателей.
изображение
В настоящее время многие компании стремятся к разработке алюминиевого порошка. В том числе новые материалы Zhongti (стенд ТСТ 2024 номер: 8E62) и инженерный университет Аньхой совместно разрабатывают материалы серии алюминиевых сплавов Al CE низкой стоимости и высокой прочности, повышая прочность и пластичность сплавов, А также расширение сферы применения в аэрокосмической, автомобильной и других областях, обеспечение новой теоретической основы и практическое руководство по инновационному применению легких материалов, а также содействие технологическим инновациям в области металло3D-печати.
И стоит отметить, что производитель оборудования для 3D-печати EOS (2024 TCT номер стенда: 8E30) официально запустил высокопрочный анодированный алюминиевый сплав Aluminium Al5X1 для промышленной 3D-печати в этом году, и начал поставлять его в ноябре. По сравнению с другими алюминиевыми сплавами с аналогичными характеристиками прочности и удлинения этот алюминиевый сплав имеет более конкурентоспособные цены. EOS Aluminium Al5X1 обладает превосходными характеристиками и свойствами материала, сочетая высокую прочность и удлинение.
изображение
EOS Aluminium Al5X1
С непрерывными исследованиями и разработкой материальной технологии высокопроизводительные материалы постоянно совершенствуются в развитии аэрокосмической техники. Появление новых материалов постоянно продвигает вперед традиционные материальные технологии. Алюминиевые материалы сталкиваются с серьезными проблемами в производительности и технических характеристиках, что требует, чтобы материалы из алюминиевого сплава были прочнее, легче, надежнее и имели более длительный срок службы. Они должны обладать эксплуатальными характеристиками в экстремальных условиях, высокой прочностью, прочностью, коррозионной устойчивостью, усталостной устойчивостью, и низкий остаточный стресс после обработки в качестве высокопроизводительных материалов с высокими характеристиками. TCT также считает перспективными перспективы развития 3D-печати алюминиевых сплавов, особенно в области аэрокосмической и промышленной деятельности.
Сертифицированный Поставщик 
