3Dプリンティングパウダーの方法: 高品質の金属3D印刷のための包括的なガイド

の世界で メタル3D印刷, 最終部品の品質は、1つの重要な要素から始まります: 3Dプリンティングパウダー. この特殊な素材は、強力な作成のための構成要素です, 正確な, および複雑なコンポーネント - 航空宇宙エンジン部品から医療インプラントまで. しかし、すべての3Dプリントパウダーが同じではありません, そして、それらを直接にするために使用される方法は、粒子の形などの重要な特性に影響を与えます, サイズ, と強さ. エンジニア向け, 買い手，およびメーカー, これらを理解する 準備方法 プロジェクトに適したパウダーを選択するために不可欠です, 削減費用, 印刷の障害を避けます. 3Dプリンティングパウダーを作る4つの主要な方法に飛び込みましょう, 彼らの長所と短所, 実世界の使用, そして、あなたのニーズに最適なものを選ぶ方法.

3Dプリンティングパウダーとは何ですか, そして、なぜその準備方法が重要なのか?

3Dプリンティングパウダー 罰金です, 添加剤の製造用に特別に設計された均一な材料 (午前) SLMなどのプロセス (選択的レーザー融解) とEBM (電子ビーム融解). メタル3D印刷で最も一般的に使用されています, レーザーまたは電子ビームが溶けて粉末を固体部分に融合する場所.

パウダーの準備に使用される方法は、単なる「舞台裏」のステップではありません。パウダーの性能のあらゆる側面を形作ります:

粒子球体: 丸い粒子 (「球状粉末」と呼ばれる) 3Dプリンターでよりスムーズに流れます, 詰まりを減らし、均一な層を確保します.
粒子サイズ分布: 狭いサイズの範囲のパウダー (例えば。, 15–45μm) 大小の粒子が混在しているものよりも一貫して印刷.
純度: 準備による不純物は、最終部分を弱める可能性があります, これは、医療や航空宇宙などの産業にとって重要です.

実世界の例: 医療機器メーカーはかつて低品質の粉末を使用していました (安価な霧化方法で作られています) 股関節インプラントを印刷します. 粉末には不規則な形状と高不純物レベルがありました, につながる 15% テスト中に失敗したインプラントの. プラズマベースの準備方法に切り替えると、問題が修正されました, 故障率を下回る 1%.

The 4 3Dプリンティングパウダー準備の主な方法: 詳細, 長所, と短所

各準備方法は、異なる技術を使用して生の金属を細かい粉に変えます. 以下は、最も一般的な方法の内訳です, 彼らのワークフロー, そして彼らがどのように比較するか:

1. プラズマ回転電極法 (準備)

The プラズマ回転電極法 (準備) 高純度の金属粉末の最大の選択肢です, 特にチタンと超合金の場合. これがどのように機能しますか:

金属棒 (「電極」) 高速でスピンします (まで 30,000 RPM).
プラズマの炎が回転ロッドの先端を溶かします.
遠心力は、溶融金属を小さな滴に投げつけます.
滴は不活性ガスで素早く涼しくなります (アルゴンのように) 球状の粉末に固化します.

主な利点:

高球状の粉末を生成します (以上 95% 球面) 優れた流動性を備えています.
低不純物レベル (金属はるつぼに触れることはないので, 汚染物質を追加できます).

課題:

棒状の原材料に限定されています, より高価になる可能性があります.
他の方法と比較して生産速度が遅い.

業界のユースケース: Aerospace Giant Rolls-Royceは、ジェットエンジンブレード用のチタンパウダーを作るために準備を使用しています. プレップパウダーの高い純度により、ブレードはひび割れずに極端な熱と圧力に耐えることができます.

2. プラズマ霧化

プラズマ霧化 汎用性があり、金属線とゴツゴツした原材料の両方で動作します (「インゴット」と呼ばれる). よくステンレス鋼に使用されます, ニッケル合金, とチタン.

生の金属 (ワイヤーまたはインゴット) プラズマトーチに供給されます.
プラズマトーチ (10,000°Cに加熱) 金属を即座に溶かします.
高速プラズマガスストリームは、溶融金属を細かい液滴に分割します.
液滴は不活性ガスで涼しく、粉を形成します.

主な利点:

幅広い原材料を処理します (ワイヤー, インゴット, スクラップメタル).
準備よりも速い生産, 大型バッチの方が費用対効果が高くなります.

課題:

わずかに低い球面 (85–90％) 準備より, 一部のプリンターの流動性に影響を与える可能性があります.
高温プラズマトーチによるエネルギー消費量が多い.

業界のユースケース: 自動車部品サプライヤーは、プラズマ霧化を使用して、3Dプリントされた燃料インジェクター用のステンレス鋼パウダーを作ります. この方法の速度により、それらが生成される可能性があります 500 週あたりのパウダーkg - 彼らの小さなバッチの生産ニーズを満たすのに十分な.

3. 空力化

空力化 (「ガス霧化」とも呼ばれる) 大量生産する3Dプリンティングパウダーの最も一般的な方法です. アルミニウムに最適です, 銅, 低合金の鋼.

生の金属はるつぼで溶けています (通常、セラミックまたはグラファイトで作られています).
不活性ガスの高圧流れ (アルゴンまたは窒素) 溶融金属に吹き込まれます.
ガス流れは金属を小さな粒子に粉砕します.
粒子は収集室に落ちると冷静で固化します.

主な利点:

他の方法と比較して、1キログラムあたりの最低コスト (まで 40% 準備よりも安い).
高い生産能力 (作ることができます 1,000+ 1日あたりのパウダーkg).

課題:

るつぼからの汚染のリスク (例えば。, 粉末と混合するセラミック粒子).
不規則な粒子形状 (70–80％球状), 一部の3Dプリンターでフローの問題を引き起こす可能性があります.

業界のユースケース: コンシューマーエレクトロニクス企業は、エアロアトミー化アルミニウムパウダーを使用して軽量の電話フレームを印刷しています. 航空酸化の低コストにより、彼らは生産コストを抑えながら、需要を満たすことができます 10,000+ 月あたりのフレーム.

4. プラズマスフェロイド化 (PA)

プラズマスフェロイド化 (PA) 「開始」方法ではありません。既存の粉末を改善します (多くの場合、空酸化から) 粒子をより球形にすることにより. 流動性が重要な場合に使用されます.

不規則または低球状の粉末がプラズマチャンバーに供給されます.
プラズマは、粒子の表面を溶かすのに十分なだけ粉末を加熱します.
表面張力は溶融物質を球形に引き込みます.
球状粒子はすぐに冷却され、収集されます.

主な利点:

低品質のパウダーを高流量粉末に変換します (球面はからジャンプします 70% に 95%+).
パウダーの「ゆるい密度」を改善する (特定のスペースにどれだけのパウダーが収まるか), プリンターダウンタイムの削減.

課題:

追加のステップを追加します (コスト) 粉末生産プロセスに.
不純物を修正することはできません。形状と流れのみです.

業界のユースケース: 歯科インプラントメーカーは、空力化されたチタンパウダーを購入します, 次に、PAを使用して球状を改善します. 修正されたパウダーは、SLMプリンターでスムーズに流れます, それらを印刷させます 20% エラーが少ないと、1時間あたりのインプラントが増えます.

比較表: 4 3d印刷粉末準備方法

プロジェクトに適した方法を選択するのに役立ちます, 主要なメトリックの並んで比較してください:

準備方法	球面 (%)	純度レベル	生産速度	kgあたりのコスト (米ドル)	材料に最適です	理想的な産業
準備	95–98	非常に高い	遅い (10–20 kg/日)	\(200- )500	チタン, スーパーアロ	航空宇宙, 医学
プラズマ霧化	85–90	高い	中くらい (50–100 kg/日)	\(150- )300	ステンレス鋼, ニッケル	自動車, エネルギー
空力化	70–80	中くらい	速い (1,000+ kg/day)	\(50- )150	アルミニウム, 銅	家電
プラズマスフェロイド化	95–98 (治療後)	入力パウダーと同じ	中くらい (30–50 kg/日)	\(30- )80 (余分なコスト)	どれでも (流れを改善するため)	歯科, 医学

適切な準備方法を選択する方法: エンジニアとバイヤーのためのヒント

最適な方法を選択することは、プロジェクトのニーズに依存します。費用のかかる間違いを避けるための段階的なガイドはここにあります:

あなたの素材から始めてください: チタンが必要な場合 (医療インプラントで一般的です), 準備またはプラズマの霧化の方が優れています (彼らは汚染を避けます). アルミニウム用 (消費財で使用されます), 空酸化は最も費用対効果が高い.
キーパウダープロパティに優先順位を付けます:

流動性が重要な場合 (例えば。, 小さい場合, 詳細な部品), 準備またはPA処理パウダーを選択してください.
コストが最大の懸念事項である場合 (例えば。, 大型バッチ部品), 空酸化は進むべき道です.

生産量を考慮してください:

小さなバッチ (10–50 kg/月): PREPまたはプラズマの霧化はうまく機能します.
大きなバッチ (1,000+ kg/月): 空酸化は実行可能な唯一のオプションです.

例: 3Dプリントされたドローンフレームを作成するスタートアップには、アルミニウムパウダーが必要です. 彼らは生産します 500 1か月あたりkg, したがって、空酸化 (低コスト, 高速) 理想的です. 彼らは超高球性を必要としません (ドローンフレームにはシンプルな形があります), そこで彼らはPAをスキップしてお金を節約します.

3Dプリンティングパウダーの準備に関するYiguテクノロジーの視点

Yiguテクノロジーで, 我々は信じている 適切なパウダー調製方法は、3Dプリンター自体と同じくらい重要です. 多くの企業は粉末の品質を見落としています, 失敗したプリントと無駄なリソースにつながります. この方法を業界のニーズに合わせることをお勧めします: 医療および航空宇宙のクライアント向け, 純度のために準備またはプラズマの原子化を優先します; 消費財のクライアント向け, コストを削減するためにエアロ原子化をお勧めします. また、方法を切り替えることなく、より良い流動性を必要とするクライアントにカスタムPAトリートメントを提供します. 3D印刷が成長するにつれて, 私たちはより速く投資しています, ハイブリッドプラズマエアロアトミー化など、より安価な準備技術は、より多くのビジネスが高品質の粉末にアクセスできるようにするために.