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Visão geral dos materiais de impressão 3D e suas aplicações — materiais metálicos para impressão 3D

Os materiais metálicos para impressão 3D estão principalmente na forma de pó e fio. Os materiais em pó são os materiais mais comumente usados, que podem ser usados em uma variedade de processos de impressão 3D, como fusão seletiva a laser (SLM), modelagem de rede projetada a laser (LENS) e fusão por feixe de elétrons (EBM); O material do fio é adequado para fabricação de fios e aditivos de arco (WAAM) e outros processos.

Para atender aos requisitos do processo de impressão 3D, o pó metálico deve atender a certos requisitos. A fluidez do pó é uma das características importantes do pó. Todos os processos de impressão 3D que utilizam pó metálico como consumível envolvem o fluxo de pó no processo de fabricação. A fluidez do pó metálico afeta diretamente a uniformidade do espalhamento do pó no SLM e EBM e a estabilidade da alimentação do pó no LENS. Se a fluidez for muito baixa, a precisão da impressão será reduzida ou até mesmo a impressão falhará. A fluidez do pó é afetada pelo tamanho das partículas, distribuição do tamanho das partículas, formato do pó, água absorvida e outros aspectos. Para garantir a fluidez do pó, é geralmente necessário que o pó seja esférico ou quase esférico e que o tamanho das partículas esteja entre dez mícrons e cem mícrons. Um tamanho de partícula muito pequeno pode facilmente causar aglomeração do pó, enquanto um tamanho de partícula muito grande levará à redução da precisão da impressão. Além disso, para obter peças mais compactas, espera-se geralmente que quanto maior for a gravidade específica solta do pó, melhor. É mais fácil obter maior gravidade específica solta usando pó graduado do que usando pó com uma única distribuição de tamanho de partícula. Atualmente, o método de preparação do pó metálico usado na impressão 3D é principalmente o método de atomização. O método de atomização inclui principalmente o método de atomização de água e o método de atomização de gás. Comparado com o pó atomizado com água, o pó preparado por atomização a gás tem alta pureza, baixo teor de oxigênio, tamanho de partícula controlável, baixo custo de produção e alta esfericidade, que é a principal direção de desenvolvimento da tecnologia de preparação de pó de liga especial e de alto desempenho.

O fio metálico utilizado para impressão 3D é igual ao fio de soldagem tradicional. Em teoria, qualquer metal que possa ser derretido nas condições do processo pode ser usado como material para impressão 3D. O processo de fabricação do material de seda é muito maduro e o custo do material é muito inferior ao do material em pó.

De acordo com os tipos de materiais, os materiais metálicos para impressão 3D podem ser divididos em ligas à base de ferro, ligas à base de titânio e titânio, ligas à base de níquel, ligas de cromo-cobalto, ligas de alumínio, ligas de cobre e metais preciosos.

A liga à base de ferro é um tipo de liga que foi estudada anteriormente e mais profundamente na impressão 3D de materiais metálicos. As ligas à base de ferro comumente usadas incluem aço ferramenta, aço inoxidável 316L, aço rápido M2, aço H13 e aço maraging 15-5PH. A liga à base de ferro tem baixo custo, alta dureza, boa tenacidade e boa usinabilidade, o que é particularmente adequado para a fabricação de moldes.

A liga à base de níquel é uma das superligas de crescimento mais rápido e mais amplamente utilizadas. Possui alta resistência e certa resistência à corrosão a 650 ~ 1000 ° C e é amplamente utilizado na indústria aeroespacial, petroquímica, construção naval, energia e outros campos.

Ligas à base de cobalto também podem ser utilizadas como superligas, mas seu desenvolvimento é limitado devido à falta de recursos. As ligas à base de cobalto têm melhor biocompatibilidade que as ligas de titânio. Atualmente, são utilizados principalmente como materiais médicos para a fabricação de implantes dentários e implantes ortopédicos.

A liga de alumínio é um material leve ideal com baixa gravidade específica, boa resistência à corrosão, alta resistência à fadiga e alta resistência e rigidez específicas.

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