5 typer av 3D-utskrift av metall processer och deras material

3D-printing i metall, eller additiv tillverkning, har förändrat tillverknings- och prototypindustrin genom att möjliggöra tillverkning av komplexa, högpresterande metalldelar. Till skillnad från traditionella metoder som innebär att man skär bort material, bygger 3D-printing av metalldelar lager för lager, vilket möjliggör en högre nivå av precision och designfrihet. Med många olika 3D-utskrift av metall processer kan företag nu tillverka metalldelar och komponenter som är skräddarsydda för branscher som sträcker sig från flyg- till fordonsindustrin. I den här artikeln diskuteras fem vanliga typer av 3D-utskriftsprocesser för metall samt de material som används i varje process.

1. Selektiv lasersmältning (SLM)

Bland de mest populära metoderna i kategorin 3D-utskrift av metall är Selective Laser Melting. Det innebär att metallpulver smälts av en laser med hög effekt för att producera den slutliga delen lager för lager. SLM erbjuder mycket detaljerade delar som är mycket starka med imponerande mekanisk prestanda.

Material: Så många metaller, liksom titanlegering, rostfritt stål, aluminium och Inconel, används vanligtvis med SLM. Sådana metallpulver har ett enastående förhållande mellan styrka och vikt i kombination med hög temperaturbeständighet; därför är dessa metaller idealiska för flyg- och fordonsindustrin.

SLM är bäst lämpad för en anpassad 3D-utskrift av metall eftersom den möjliggör produktion av komplexa geometridesigner som skulle vara för svåra eller till och med omöjliga att uppnå med konventionella tillverkningstekniker. Om du behöver delar som är specifika är SLM därför en attraktiv lösning eftersom den minimerar verktygskostnaderna och minskar tidsperioderna för att få ut produkter på marknaden.

2. Elektronstrålesmältning (EBM)

EBM eller Electron Beam Melting är en pulverbäddsfusionsmetod som liknar SLM, men där man istället för laser använder en elektronstråle för att smälta metallpulver. Denna process används främst för tillverkning av delar inom flyg-, medicin- och försvarssektorn, eftersom den möjliggör tillverkning av delar som är täta och högpresterande.

Material: EBM används vanligtvis för titanlegeringar som Ti-6Al-4V, som föredras för sin styrka, låga vikt och biokompatibilitet. Det innebär att det kan vara särskilt användbart vid specialbearbetning av detaljer där titan behövs för sina speciella egenskaper. Delar som tillverkas under elektronstrålar har hög densitet och är fria från oxidation, vilket ökar hållfastheten eftersom den högenergetiska elektronstrålen arbetar i vakuum. Mindre restspänning, vilket är av största vikt i tunga industrier, är en annan fördel med tillverkning med EBM.

3. Deponering med direkt energi (DED)

Termen Direct Energy Deposition (DED) avser i princip en form av 3D-utskrift av metall, där omsmältningen av metallråvara på ett substrat görs med en fokuserad energikälla, t.ex. laser eller elektronstråle. En sådan process anses vara extremt flexibel och därför kan delar i hög grad anpassas, repareras eller modifieras.

Material: Olika material kan bearbetas i DED, t.ex. rostfritt stål, titanlegeringar, Inconel och kobolt-kromlegeringar. Dessa material väljs vanligen för sin korrosions- och värmebeständighet och sina mekaniska egenskaper.

Dessutom används DED ofta för specialbearbetning, eftersom man kan lägga till material till befintliga komponenter för reparationer och/eller modifieringar av konstruktionen, samtidigt som man undviker kravet på fullständig nytillverkning.

4. Jetting av bindemedel

Binder Jetting definieras som en 3D-utskrift av metall process där ett flytande bindemedel selektivt deponeras över metallpulver för att skapa en del. Efter att hela delen har skrivits ut sätts den i en ugn för sintring så att metallpartiklarna smälter samman och bildar en solid struktur. Det används vanligtvis för låga till medelstora produktionskörningar.

Material: Några av de vanligaste materialen för binder jetting är rostfritt stål, koppar och verktygsstål, och valet av material styrs ofta av behovet av mindre belastade men starka och hållbara komponenter under höga belastningar.

Till exempel är en av fördelarna med bindemedelsstrålning när den används för 3D-utskriftstjänster för metall är möjligheten att skriva ut delar med komplexa geometrier. Sådana funktioner säkerställer att industrier inte behöver gå igenom besväret med att få anpassade delar gjorda för små prototypkörningar eller låga produktionsvolymer.

5. Metallextrudering (Fused Deposition Modeling för metall)

Metallextrudering eller Metal Fused Deposition Modeling (FDM) är samma sak som vanlig plast-FDM, förutom att metallfilament används i stället för termoplastfilamenten. Dessa filament är en blandning av metallpulver och bindemedel och strängsprutas genom ett uppvärmt munstycke, lager för lager, för att ge upphov till den önskade delen.

Material: Metallsträngpressning kan utföras på olika material som rostfritt stål, brons och aluminium. Materialen är ofta en kompromiss mellan de krav som ställs på detaljen (styrka, formbarhet och kostnad). 3D-printing av metall för lågvolymsproduktion eller för delar som ska användas i efterbearbetning är vanligt med denna metod. Metallsträngsprutningsmetoden erbjuder också storskalig produktion, vilket gör det till ett flexibelt val för företag som tillhandahåller 3D-utskriftstjänster i metall.

Slutsatser

Medan SLM, EBM, DED, Binder Jetting och Metal Extrusion bearbetar sina metaller för 3D-applikationer, har var och en sina unika fördelar med tanke på materialegenskaperna, komplexiteten hos delarna och slutanvändningsapplikationerna. Om du vill producera specialtillverkade maskinbearbetade delar för tillämpningar inom flyg, fordon eller medicin, har det visat sig att 3D-utskrift av metall nu kan användas för att uppnå flexibilitet och hög precision som modern tillverkning förväntas med. Kontakta oss för lämplig 3D-utskriftsmetod och material för att tillverka högpresterande delar för deras specifika applikationer.

Få en offert