Od niestandardowych proszków do metalowych części drukowanych w 3D
Opracowanie nowych stopów specjalnie dostosowanych do produkcji addytywnej (AM) ma kluczowe znaczenie dla uwolnienia pełnego potencjału tej innowacyjnej techniki produkcyjnej. Podczas gdy starsze stopy, opracowane głównie dla tradycyjnych procesów produkcyjnych, takich jak odlewanie lub kucie, mogą być stosowane w produkcji addytywnej, mogą one nie w pełni wykorzystywać unikalne możliwości i warunki procesowe właściwe dla AM. Oto dlaczego rozwój nowych stopów jest tak ważny dla produkcji addytywnej.
1. Zoptymalizowane właściwości materiału
Procesy produkcji addytywnej, takie jak spiekanie laserowe lub topienie wiązką elektronów, obejmują szybkie topienie i krzepnięcie. Projektując nowe stopy dla tych specyficznych warunków, możemy zoptymalizować właściwości materiału, takie jak wytrzymałość, plastyczność i odporność na zmęczenie, które mogą nie być w pełni osiągalne w przypadku starszych stopów. Dzięki szybkiemu chłodzeniu można opracować nowe stale w celu lokalnej optymalizacji właściwości mechanicznych poprzez odpowiedni rozkład faz za pomocą laserowej obróbki cieplnej in-situ. Sprawdź nasz rozwój w projekcie NEWAIMS dotyczącym rozwoju nowych stali dla AM.
2. Tłumienie powstawania defektów
Opracowywanie nowych stopów do produkcji addytywnej (AM) obejmuje dostosowywanie składu chemicznego w celu sprostania wyzwaniom związanym z krzepnięciem spowodowanym wysokimi szybkościami chłodzenia, takimi jak pękanie krzepnięcia, pękanie ciągliwe i pękanie płynne. Taki rozwój stopu można zauważyć zwłaszcza w przypadku nadstopów na bazie niklu i stopów aluminium. Wady te występują z powodu szybkiego krzepnięcia, które nie uwzględnia skurczu termicznego lub prowadzi do powstawania faz o niskiej temperaturze topnienia. Poprzez dostosowanie składu chemicznego stopu możliwe jest zmniejszenie segregacji, zawężenie zakresu krzepnięcia i zwiększenie wytrzymałości granic ziaren. Dzięki temu materiały mogą być bardziej odporne na te formy pękania, zwłaszcza przy zastosowaniu odpowiedniej strategii skanowania. Sprawdź nasz artykuł ultradźwiękowa atomizacja szkła metalicznego luzem i jego produkcja przy użyciu opatentowanej strategii skanowania:
3. Złożone geometrie i mikrostruktury
Technologia AM umożliwia tworzenie złożonych geometrii i struktur wewnętrznych, które są trudne lub niemożliwe do osiągnięcia tradycyjnymi metodami. Nowe stopy mogą być formułowane w celu wykorzystania tych możliwości, prowadząc do komponentów o specyficznych dla części mikrostrukturach i właściwościach mechanicznych, które spełniają wymagania aplikacji. Zmiana składu chemicznego może wpływać na powstawanie naprężeń szczątkowych, które często ograniczają geometrię części AM. Ponadto nowe stopy mogą być wykorzystywane do promowania tworzenia tekstur lub wytwarzania złożonych geometrii kruchych materiałów, takich jak międzymetaliczny TiAl, który jest trudny do obróbki ze względu na kruchość w temperaturze otoczenia.
4. Innowacje materiałowe
Badanie nowych składów stopów może prowadzić do odkrycia materiałów o nowych właściwościach, rozszerzając zakres zastosowań produkcji addytywnej. Na przykład można opracować stopy wysokotemperaturowe do zastosowań lotniczych lub materiały odporne na korozję do środowisk morskich. Produkcja addytywna (AM) oferuje innowacyjne możliwości wytwarzania kompozytów z osnową metalową (MMC) poprzez zastosowanie cząstek typu core-shell, proszków kompozytowych lub mieszanek różnych proszków. MMC łączą metalową matrycę z materiałem wzmacniającym (takim jak cząstki ceramiczne lub wiskery) w celu stworzenia kompozytów, które wykorzystują najlepsze właściwości obu materiałów – takie jak zwiększona wytrzymałość, sztywność i stabilność termiczna, przy jednoczesnym zachowaniu plastyczności i wytrzymałości metalowej matrycy.
5. Korzyści ekonomiczne i środowiskowe
Dostosowanie stopów do AM może również prowadzić do korzyści ekonomicznych poprzez zmniejszenie ilości odpadów materiałowych podczas atomizacji, obniżenie zużycia energii i zmniejszenie kosztów materiałów, przy jednoczesnym zapewnieniu podobnej wydajności. Pod względem środowiskowym przyczynia się to do bardziej zrównoważonych praktyk produkcyjnych poprzez minimalizację śladu węglowego i wyczerpywania zasobów.
Wnioski
Podczas gdy dotychczasowe stopy stanowią punkt wyjścia dla produkcji addytywnej, rozwój nowych stopów jest niezbędny do pełnego wykorzystania wyjątkowych możliwości oferowanych przez AM. Niestandardowe materiały nie tylko zwiększają wydajność i efektywność procesu produkcyjnego, ale także napędzają innowacje, otwierając nowe możliwości dla zaawansowanych zastosowań w różnych branżach. Jeśli szukasz rozwiązania do opracowania nowych materiałów w postaci proszku do produkcji addytywnej, sprawdź naszą platformę rePOWDER do atomizacji ultradźwiękowej.
| Szukasz rozwiązania do opracowywania nowych materiałów w postaci proszku do produkcji addytywnej?
Udostępnij tego posta!
