3 डी प्रिंटिंग के लिए धातु पाउडर की 5 विशेषताएं

धातुओं के साथ 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के महत्वपूर्ण लाभों में से एक लगभग किसी भी मिश्र धातु से उत्पाद बनाने की क्षमता है। मानक धातुओं के अलावा, विशेष मिश्र धातुओं की एक विस्तृत श्रृंखला है - अद्वितीय उच्च तकनीक सामग्री जो ग्राहक के विशिष्ट कार्यों के लिए उत्पादित की जाती है।

धातुओं के साथ 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकियों में सबसे उन्नत और लोकप्रिय चयनात्मक लेजर पिघलने (एसएलएम / डीएमपी) है। यह एक ytterbium लेजर से उच्च शक्ति विकिरण का उपयोग करके धातु पाउडर के अनुक्रमिक परत-दर-परत संलयन में शामिल है।

प्रौद्योगिकी को 3 डी उद्योग के नेताओं - एसएलएम सॉल्यूशंस और 3 डी सिस्टम द्वारा पेटेंट किया गया है। उनकी कार्यक्षमता और कार्यों के आधार पर, इन निर्माताओं के धातु 3 डी प्रिंटर का उपयोग धारावाहिक उत्पादन के लिए उत्पादन मशीनों और लचीली सेटिंग्स के साथ प्रयोगशाला इकाइयों के रूप में और 3 डी प्रिंटिंग के लिए सामग्री को जल्दी से बदलने की क्षमता के लिए किया जा सकता है।

उपकरण:
एसएलएम सॉल्यूशंस (एसएलएम प्रौद्योगिकी): एसएलएम 125, एसएलएम 280, एसएलएम 500, एसएलएम 800;
3 डी सिस्टम (डीएमपी प्रौद्योगिकी): प्रॉक्स डीएमपी 100, प्रॉक्स डीएमपी 200, प्रॉक्स डीएमपी 300, प्रॉक्स डीएमपी 320, डीएमपी 8500।

धातुओं के साथ 3 डी प्रिंटिंग के मुख्य लाभ:

• उच्च घनत्व: कास्टिंग करते समय 1.5 गुना अधिक;
• बंद बायोनिक संरचनाओं के रूप में लघु और ज्यामितीय रूप से जटिल वस्तुओं और अन्य अद्वितीय रूपों को बनाने की क्षमता;
• धातु मिश्र धातुओं की एक विस्तृत चयन, दोनों मानक और विशेष;
• तैयार उत्पादों के उत्पादन चक्र और त्वरित उत्पादन में कमी।

आवेदन के दायरे:

• एयरोस्पेस उद्योग;
• मैकेनिकल इंजीनियरिंग;
• मोटर वाहन उद्योग ;
• तेल और गैस उद्योग;
• इलेक्ट्रॉनिक्स;
• दवा;
• खाद्य उद्योग;
• डिजाइन ब्यूरो, वैज्ञानिक और शैक्षिक केंद्रों में अनुसंधान और प्रयोगात्मक कार्य।

Additive विनिर्माण में प्रयुक्त धातुओं के प्रकार

आधुनिक योगात्मक तकनीकों में लगभग बीस परीक्षण और रेडी-टू-यूज़ सामग्रियों का उपयोग शामिल है, जिसमें वाद्य, स्टेनलेस, गर्मी प्रतिरोधी मिश्र धातु, एल्यूमीनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु, मेडिकल कोबाल्ट-क्रोमियम और टाइटेनियम शामिल हैं।

चूंकि बहुत सारी धातुएं हैं, और उनमें से प्रत्येक में कुछ गुण हैं, एक धातु को तकनीकी समस्याओं के आधार पर दूसरे द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि तकनीकी श्रृंखला में एक टाइटेनियम मिश्र धातु का उपयोग किया जाना चाहिए, तो प्रौद्योगिकीविद किसी विशेष उत्पाद के उत्पादन के लिए आवश्यक गुणों के साथ कई टाइटेनियम मिश्र धातुओं में से एक का चयन करने में सक्षम होगा।

• स्टेनलेस मिश्र धातु: 17-4PH, AISI 410, AISI 304L, AISI 316L, AISI 904L
  इस श्रेणी में कम से कम 12% क्रोमियम सामग्री के साथ अत्यधिक मिश्र धातु वाले स्टील्स शामिल हैं। क्रोमियम ऑक्साइड धातु की सतह पर संक्षारण प्रतिरोधी फिल्म बनाता है, जिसे यांत्रिक क्षति या रासायनिक मीडिया द्वारा नष्ट किया जा सकता है, लेकिन ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप इसे बहाल किया जाता है। संक्षारण-प्रूफ मिश्र धातुओं का उपयोग हाइड्रोलिक प्रेस के लिए वाल्व के निर्माण में किया जाता है, पौधों को तोड़ने के लिए वाल्व, स्प्रिंग्स, आक्रामक वातावरण में काम करने वाले वेल्डेड उपकरण, और उच्च तापमान (+ 550 ... 800 डिग्री सेल्सियस) पर उपयोग किए जाने वाले उत्पादों के लिए।
• टूल मिश्र: 1.2343, 1.2367, 1.2709
  टूल मिश्र का मुख्य उद्देश्य विभिन्न प्रकार के उपकरणों (काटने, मापने, मुद्रांकन आदि) का निर्माण होता है, संरचनात्मक स्टील्स के गर्म विरूपण के दौरान सांचों में टैब और बड़े पैमाने पर उत्पादन में गैर-लौह मिश्र धातु, एल्यूमीनियम, जस्ता और मैग्नीशियम मिश्र धातुओं के इंजेक्शन मोल्डिंग के लिए नए नए साँचे। । इन मिश्र धातुओं में कम से कम 0.7% कार्बन होता है और यह कठोरता, पहनने के प्रतिरोध, कठोरता, तापीय चालकता और कठोरता को बढ़ाता है।
• निकल मिश्र: इनकॉन 625, इनकॉन 718
  निकेल में अपने आप में कई अन्य धातुओं को भंग करने की क्षमता है, जबकि लचीलापन बनाए रखते हैं, इसलिए कई निकल मिश्र हैं। उदाहरण के लिए, क्रोमियम के साथ संयोजन में, वे व्यापक रूप से विमान के इंजन में उपयोग किए जाते हैं, जिससे वे काम करते हैं और नोजल ब्लेड, टरबाइन रोटर डिस्क, दहन कक्ष भागों , आदि। सबसे अधिक गर्मी प्रतिरोधी निकेल-बेस कास्ट मिश्र हैं, जो उच्च स्थैतिक और गतिशील भार पर सैकड़ों और हजारों घंटों तक + 1100 डिग्री सेल्सियस तक तापमान का सामना करते हैं।
• कोबाल्ट क्रोम: CoCr
  CoCr मॉडल कास्टिंग के लिए एक उच्च गुणवत्ता वाला कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु है जो आधुनिक तकनीकी आवश्यकताओं को पूरा करता है। अपने उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के कारण, यह इलेक्ट्रॉनिक्स, खाद्य उत्पादन, विमान, रॉकेट और मैकेनिकल इंजीनियरिंग में जटिल ज्यामिति के मामलों के निर्माण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है, साथ ही साथ कृत्रिम अंग भी।
• अलौह धातुएँ: CuSn6
  CuSn6 तांबे और 6% टिन का एक मिश्र धातु है, जिसमें उच्च गर्मी-संचालन गुण और संक्षारण प्रतिरोध होता है और शीतलन प्रणाली बनाने के लिए आदर्श है ।
• एल्यूमीनियम मिश्र: AlSi12
  ये सबसे सस्ती फाउंड्री मिश्र हैं। उनके फायदे में उच्च संक्षारण प्रतिरोध, तरलता, विद्युत और तापीय चालकता शामिल हैं। उद्योग में, उनका उपयोग, एक नियम के रूप में, जटिल आकार के बड़े आकार की पतली दीवारों वाली कास्टिंग के निर्माण के लिए किया जाता है।
• टाइटेनियम मिश्र: Ti6Al4V, Ti6Al7Nb
  उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों के साथ Ti6Al4V सबसे आम टाइटेनियम मिश्र धातु है। यह सबसे मजबूत और सबसे कठिन टाइटेनियम मिश्र धातु माना जाता है, यह एक विशेष रूप से उच्च प्रसंस्करण जटिलता की विशेषता है। इसकी घनत्व 4500 किग्रा / मी³ है और तने की शक्ति 900 एमपीए से अधिक है। एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव और शिपबिल्डिंग जैसे उद्योगों में वजन में कमी के संदर्भ में Ti6Al4V निर्विवाद लाभ प्रदान करता है। इन धातुओं का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, नए नए साँचे, टरबाइन ब्लेड, दहन कक्षों में आवेषण के निर्माण के साथ-साथ उच्च तापमान पर काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए उत्पाद (+ 1100 ° C तक)।

SLM समाधान (ऊपर) और 3D सिस्टम (नीचे) के लिए संस्थापन आरेख

धातु पाउडर की विशेषताएं

1. योज्य पौधों के लिए धातु 4 से 80 माइक्रोन के दाने के आकार के साथ बारीक विभाजित गोलाकार दानों के रूप में निर्मित होती है। यह संकेतक additive संयंत्र में उगाई जाने वाली वस्तु की मोटाई निर्धारित करता है। पाउडर बनाते समय, अनाज का आकार और रचना निर्धारित की जाती है , क्योंकि निश्चित रूप से बड़े और छोटे अनाज का प्रतिशत निश्चित रूप से देखा जाना चाहिए। इस तरह, धातु की तरलता निर्धारित की जाती है, जिसे हॉल डिवाइस (कैलिब्रेटेड छेद के साथ कीप) का उपयोग करके जांच की जाती है। यदि अनाज में बहुत छोटा अंश है, तो धातु फ़नल के माध्यम से प्रवाह नहीं करेगा और, तदनुसार, निर्माण तालिका को खराब रूप से खिलाया जाएगा, और यह सीधे प्राप्त परतों की एकरूपता और बड़े उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करता है।
2. इस प्रकार के 3D प्रिंटर का निर्माण करने वाली प्रत्येक कंपनी की अपनी प्रवाह आवश्यकताएं होती हैं , जो निर्माण प्लेटफ़ॉर्म पर सामग्री को लागू करने के सिद्धांत पर निर्भर करती है। एसएलएम सॉल्यूशंस (एसएलएम टेक्नोलॉजी) के एडिटिव इंस्टॉलेशन में, मेटल को ऊपर से डेस्कटॉप, एक फीडर (मटेरियल के साथ चैम्बर) से फीड किया जाता है, और एक रेकॉर्डर द्वारा पहुँचाया जाता है। इस मामले में, पाउडर को फीडर से रिकॉयर और परतों पर ठीक से लागू होने के लिए प्रवाह के लिए तरलता बहुत महत्वपूर्ण है। 3 डी सिस्टम (डीएमपी प्रौद्योगिकी) ऑपरेशन के एक अलग सिद्धांत का उपयोग करता है: पाउडर के साथ कंटेनर थोड़ा उगता है, एक रोलर की मदद से इसे निर्माण तालिका में स्थानांतरित किया जाता है, फिर कंटेनर को नीचे उतारा जाता है। इस डिजाइन के कारण, प्रवाह संकेतक महत्वपूर्ण नहीं हैं (आंकड़ों में उत्पाद डिजाइन आरेख देखें)।
3. विभिन्न धातुओं को अलग-अलग गर्मी उपचार की आवश्यकता होती है, और कभी-कभी विशेष रूप से गर्म प्लेटफार्मों का उपयोग इसके लिए किया जाता है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान, जब धातु को पिघलाया जाता है, तो बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न होती है, जिसे हटाया जाना चाहिए। रेडिएटर्स की भूमिका जो गर्मी को हटाती है, उत्पादों के निर्माण में उपयोग किए गए समर्थन द्वारा किया जाता है। कुछ मामलों में, समर्थन के बिना भाग को डेस्कटॉप पर वेल्डेड किया जाता है, जैसे कि रेडिएटर।
4. Additive तरीके से प्राप्त धातु उत्पादों की संरचना निर्माण तकनीक और उपकरण सेटिंग्स दोनों पर निर्भर करती है। अग्रणी निर्माताओं ने सैद्धांतिक रूप से लगभग 99.9% धातु घनत्व हासिल किया। चयनात्मक लेजर पिघलने के साथ, एसएलएस विधि के समान कम कुशल, पहले से अप्रचलित प्रौद्योगिकियां हैं, जो कम घनत्व प्रदान करती हैं।
5. धातु की आंतरिक संरचना बारीक होती है। अगर भविष्य में हम उस हिस्से को कॉम्पैक्ट करने जा रहे हैं, यानी उसे शारीरिक रूप से प्रभावित करते हैं, तो हमें इस बात का ध्यान रखना चाहिए कि छोटे अनाज को एक बड़े हिस्से की तुलना में कम करना ज्यादा मुश्किल है। लेकिन एक ही समय में, हम रोलिंग धातु के बहुत करीब हैं - अर्थात। धातु जो पहले से ही सघन हो चुकी है। 3 डी प्रिंटर पर मुद्रित उत्पादों का घनत्व किराये के दौरान की तुलना में 10-15% कम है, लेकिन कच्चा धातुओं की तुलना में लगभग 50% अधिक है।

3 डी मेटल प्रिंटर्स के लिए सुरक्षा विचार

जैसा कि आप जानते हैं कि सूक्ष्म मात्रा में मानव शरीर में प्रवेश करने वाली धातुएँ उपयोगी होती हैं। मैक्रो खुराक में, वे एक स्वास्थ्य खतरा उठाते हैं - धातु की विषाक्तता प्राप्त करना बहुत आसान है, और इसके अलावा, पाउडर विस्फोटक है। जब पाउडर का फैलाव 4 माइक्रोन से होता है, तो यह त्वचा, श्वसन प्रणाली, दृष्टि, आदि के छिद्रों से प्रवेश करता है। इस संबंध में, धातु 3 डी प्रिंटर पर काम करते समय, आपको सुरक्षा सावधानियों का सख्ती से पालन करना चाहिए। इसके लिए, सुरक्षात्मक वर्कवियर प्रदान किया जाता है - एक सूट, दस्ताने और जूते। योजक मशीन, एक नियम के रूप में, मुख्य पाउडर को हटाने के लिए एक वैक्यूम क्लीनर से लैस हैं, हालांकि, इसके उपयोग के बाद भी, धातुओं का कुछ निलंबन बना हुआ है।

निर्माता सुरक्षा स्थितियों में सुधार करने का प्रयास करते हैं, और अब योज्य निर्माण में तथाकथित बंद चक्र बनाने की प्रवृत्ति है, अर्थात। पूरी तरह से तंग कमरे, जिसके आगे पाउडर नहीं गिरता। ऑपरेटर विशेष कपड़ों में काम करता है, जिसे तब निपटाया जाता है।

3 डी धातु मुद्रण क्षमता

इसलिए, हमने पाया कि आधुनिक प्रौद्योगिकियां विशिष्ट उत्पादन समस्याओं को सुलझाने के लिए कुछ गुणों के साथ धातु के साथ 3 डी प्रिंटिंग के लिए पाउडर प्राप्त करना संभव बनाती हैं। और चूंकि लगभग किसी भी धातु का छिड़काव किया जा सकता है, 3 डी प्रिंटर के लिए धातु सामग्री की सीमा बेहद व्यापक है।

धातु विज्ञान की उपलब्धियां पूरी तरह से योज्य निर्माण में कार्यान्वित की जाती हैं, जिससे बढ़ी हुई सटीकता, घनत्व और पुनरावृत्ति की ज्यामितीय रूप से जटिल उत्पादों के निर्माण के लिए अद्वितीय मिश्र धातुओं के उपयोग की अनुमति मिलती है। इसी समय, धातु योजक पौधों की शुरूआत भी कारकों को विवश करती है, जिनमें से एक मुख्य चूर्ण की उच्च लागत है।

धातुओं के साथ 3 डी प्रिंटिंग में कई उद्योगों में उत्पादन क्षमता बढ़ाने की गंभीर क्षमता है और इसका उपयोग कंपनियों और अनुसंधान संगठनों की बढ़ती संख्या के लिए किया जाता है। वैश्विक उद्योग के लिए एक उदाहरण जनरल इलेक्ट्रिक , एयरबस, बोइंग, मिशेलिन के रूप में ऐसे उद्योग के नेताओं द्वारा दिखाया गया है, जो पहले से ही एकल धातु उत्पादों के निर्माण से सीरियल एडिटिव विनिर्माण तक चले गए हैं।