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Descripción general de los materiales de impresión 3D y sus aplicaciones: materiales metálicos de impresión 3D

Los materiales metálicos para la impresión 3D se encuentran principalmente en forma de polvo y alambre. Los materiales en polvo son los materiales más utilizados y se pueden utilizar en una variedad de procesos de impresión 3D, como la fusión selectiva por láser (SLM), la conformación de redes con ingeniería láser (LENS) y la fusión por haz de electrones (EBM); El material del alambre es adecuado para alambre y fabricación aditiva de arco (WAAM) y otros procesos.

Para cumplir con los requisitos del proceso de impresión 3D, el polvo metálico debe cumplir ciertos requisitos. La fluidez del polvo es una de las características importantes del polvo. Todos los procesos de impresión 3D que utilizan polvo metálico como consumible implican el flujo de polvo en el proceso de fabricación. La fluidez del polvo metálico afecta directamente la uniformidad de la dispersión del polvo en SLM y EBM y la estabilidad de la alimentación de polvo en LENS. Si la fluidez es demasiado pobre, la precisión de la impresión se reducirá o incluso la impresión fallará. La fluidez del polvo se ve afectada por el tamaño de las partículas, la distribución del tamaño de las partículas, la forma del polvo, el agua absorbida y otros aspectos. Para garantizar la fluidez del polvo, generalmente se requiere que el polvo sea esférico o casi esférico y que el tamaño de las partículas esté entre diez y cien micrones. Un tamaño de partícula demasiado pequeño puede provocar fácilmente la aglomeración del polvo, mientras que un tamaño de partícula demasiado grande conducirá a una reducción de la precisión de la impresión. Además, para obtener piezas más compactas, generalmente se espera que cuanto mayor sea el peso específico suelto del polvo, mejor. Es más fácil obtener una mayor gravedad específica suelta usando polvo graduado que usando polvo con una única distribución de tamaño de partícula. En la actualidad, el método de preparación de polvo metálico utilizado en la impresión 3D es principalmente el método de atomización. El método de atomización incluye principalmente el método de atomización con agua y el método de atomización con gas. En comparación con el polvo atomizado con agua, el polvo preparado mediante atomización con gas tiene alta pureza, bajo contenido de oxígeno, tamaño de partícula controlable, bajo costo de producción y alta esfericidad, que es la principal dirección de desarrollo de la tecnología de preparación de polvo de aleaciones especiales y de alto rendimiento.

El alambre metálico utilizado para la impresión 3D es el mismo que el alambre de soldadura tradicional. En teoría, cualquier metal que pueda fundirse en las condiciones del proceso puede utilizarse como material para la impresión 3D. El proceso de fabricación del material de seda es muy maduro y el costo del material es mucho menor que el del material en polvo.

Según los tipos de materiales, los materiales metálicos de impresión 3D se pueden dividir en aleaciones a base de hierro, titanio y aleaciones a base de titanio, aleaciones a base de níquel, aleaciones de cromo cobalto, aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre y metales preciosos.

La aleación a base de hierro es un tipo de aleación que se ha estudiado anteriormente y más profundamente en la impresión de materiales metálicos en 3D. Las aleaciones a base de hierro comúnmente utilizadas incluyen acero para herramientas, acero inoxidable 316L, acero de alta velocidad M2, acero para troqueles H13 y acero martensítico 15-5PH. La aleación a base de hierro tiene bajo costo, alta dureza, buena tenacidad y buena maquinabilidad, lo que es particularmente adecuada para la fabricación de moldes.

La aleación a base de níquel es una de las superaleaciones de más rápido crecimiento y más utilizadas. Tiene alta resistencia y cierta resistencia a la corrosión a 650 ~ 1000 ° C, y se usa ampliamente en los campos aeroespacial, petroquímico, construcción naval, energía y otros.

Las aleaciones a base de cobalto también se pueden utilizar como superaleaciones, pero su desarrollo es limitado debido a la falta de recursos. Las aleaciones a base de cobalto tienen mejor biocompatibilidad que las aleaciones de titanio. En la actualidad, se utilizan principalmente como material médico para la fabricación de implantes dentales e implantes ortopédicos.

La aleación de aluminio es un material liviano ideal con baja gravedad específica, buena resistencia a la corrosión, alta resistencia a la fatiga y alta resistencia y rigidez específicas.

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