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Présentation des matériaux d'impression 3D et de leurs applications — Matériaux métalliques pour l'impression 3D

Les matériaux métalliques d’impression 3D se présentent principalement sous forme de poudre et de fil. Les matériaux en poudre sont les matériaux les plus couramment utilisés, qui peuvent être utilisés dans une variété de processus d'impression 3D tels que la fusion sélective au laser (SLM), le façonnage de filet par ingénierie laser (LENS) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM) ; Le matériau du fil convient à la fabrication additive de fils et d’arcs (WAAM) et à d’autres processus.

Afin de répondre aux exigences du processus d’impression 3D, la poudre métallique doit répondre à certaines exigences. La fluidité de la poudre est une des caractéristiques importantes de la poudre. Tous les processus d’impression 3D utilisant de la poudre métallique comme consommable impliquent le flux de poudre dans le processus de fabrication. La fluidité de la poudre métallique affecte directement l'uniformité de l'épandage de la poudre dans SLM et EBM et la stabilité de l'alimentation en poudre dans LENS. Si la fluidité est trop faible, la précision de l'impression sera réduite, voire l'impression échouera. La fluidité de la poudre est affectée par la taille des particules, la distribution granulométrique, la forme de la poudre, l'eau absorbée et d'autres aspects. Afin d'assurer la fluidité de la poudre, il faut généralement que la poudre soit sphérique ou quasi sphérique, et que la granulométrie soit comprise entre dix microns et cent microns. Une taille de particule trop petite risque facilement de provoquer une agglomération de la poudre, tandis qu'une taille de particule trop grande entraînera une réduction de la précision d'impression. De plus, afin d'obtenir des pièces plus compactes, on espère généralement que plus la densité libre de la poudre est élevée, mieux c'est. Il est plus facile d’obtenir une densité libre plus élevée en utilisant de la poudre graduelle qu’en utilisant une poudre avec une distribution granulométrique unique. À l’heure actuelle, la méthode de préparation de la poudre métallique utilisée dans l’impression 3D est principalement la méthode d’atomisation. La méthode d'atomisation comprend principalement la méthode d'atomisation d'eau et la méthode d'atomisation de gaz. Comparée à la poudre atomisée par l'eau, la poudre préparée par atomisation de gaz présente une pureté élevée, une faible teneur en oxygène, une taille de particule contrôlable, un faible coût de production et une sphéricité élevée, ce qui constitue la principale direction de développement de la technologie de préparation de poudre d'alliage spécial et à haute performance.

Le fil métallique utilisé pour l’impression 3D est le même que le fil de soudure traditionnel. En théorie, tout métal pouvant fondre dans les conditions du processus peut être utilisé comme matériau pour l’impression 3D. Le processus de fabrication des matériaux en soie est très mature et le coût du matériau est bien inférieur à celui du matériau en poudre.

Selon les types de matériaux, les matériaux métalliques d'impression 3D peuvent être divisés en alliages à base de fer, alliages de titane et à base de titane, alliages à base de nickel, alliages de chrome-cobalt, alliages d'aluminium, alliages de cuivre et métaux précieux.

L'alliage à base de fer est un type d'alliage qui a été étudié plus tôt et plus en profondeur dans l'impression 3D de matériaux métalliques. Les alliages à base de fer couramment utilisés comprennent l'acier à outils, l'acier inoxydable 316L, l'acier rapide M2, l'acier à matrice H13 et l'acier maraging 15-5PH. L'alliage à base de fer a un faible coût, une dureté élevée, une bonne ténacité et une bonne usinabilité, ce qui est particulièrement adapté à la fabrication de moules.

L’alliage à base de nickel est l’un des superalliages à la croissance la plus rapide et le plus largement utilisé. Il présente une résistance élevée et une certaine résistance à la corrosion à 650 ~ 1 000 ° C et est largement utilisé dans les domaines de l'aérospatiale, de la pétrochimie, de la construction navale, de l'énergie et autres.

Les alliages à base de cobalt peuvent également être utilisés comme superalliages, mais leur développement est limité faute de ressources. Les alliages à base de cobalt ont une meilleure biocompatibilité que les alliages de titane. À l’heure actuelle, ils sont principalement utilisés comme matériaux médicaux pour la fabrication d’implants dentaires et d’implants orthopédiques.

L'alliage d'aluminium est un matériau léger idéal avec une faible densité, une bonne résistance à la corrosion, une résistance élevée à la fatigue et une résistance spécifique et une rigidité élevées.

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