מדוע אלומיניום מתאים היטב להדפסת תלת מימד מתכת
הדפסת מתכת תלת מימדית, והמסת לייזר סלקטיבית בפרט, פועלת על ידי סריקת לייזר על פני שכבה דקה של אבקת מתכת כדי להתיך אותה, ואז חזרה על התהליך שכבה אחר שכבה. סגסוגות אלומיניום מגיבות היטב לתהליך זה מכיוון שאבקת אלומיניום סופגת אנרגיית לייזר ביעילות והצפיפות הנמוכה של החומר פירושה שפחות מסה נעה ונמסה לכל רכיב. הסגסוגת הנפוצה ביותר היא AlSi10Mg, סגסוגת אלומיניום-סיליקון-מגנזיום עם יכולת יציקה טובה שעוברת היטב לתהליך התוסף.
ייצור תוסף מסיר גם את האילוצים הגיאומטריים של עיבוד שבבי: תעלות קירור פנימיות, מבני סריג וטופולוגיה-ניתן לבנות ישירות צורות מותאמות שלא ניתן לקדוח או לכרסם, מה שהופך את האלומיניום AM לאטרקטיבי עבור מחליפי חום, סוגרים וחלקי מבנה קלים.
פרמטרים מרכזיים של תהליך בהמסת לייזר סלקטיבית
איכות האלומיניום המודפס תלויה בסט קטן של פרמטרים של תהליך. יש לאזן את הספק הלייזר בטווח של 150 עד 400 ואט ומהירויות סריקה של בערך 800 עד 2000 מ"מ לשנייה כדי למנוע נקבוביות כתוצאה מחור מפתח או חוסר איחוי. עובי השכבה הוא בדרך כלל 30 עד 50 מיקרון, מה שמשפיע גם על גימור פני השטח וגם על זמן הבנייה. חימום מוקדם של לוחית הבנייה לסביבות 150 מעלות צלזיוס מפחית מתח ועיוות שאריות, ואווירת ארגון או חנקן אינרטית מונעת חמצון של האלומיניום המותך התגובתי.
עם פרמטרים אופטימליים, חלקי אלומיניום מודפסים מגיעים באופן שגרתי לצפיפות יחסית של מעל 99.5%, וחלון התהליך מאומת על ידי קופוני בדיקה המודפסים עם כל בנייה.
פוסט-עיבוד לאיכות מכאנית ושטח
מכיוון ש-חלקי אלומיניום בנויים בדרך כלל מוקלים-על לוחית הבנייה, ולאחר מכן מוסרים על ידי עיבוד שבבי או חיתוך תיל. לחיצה איזוסטטית חמה בטמפרטורה ולחץ גבוהים סוגרת חללים פנימיים ומשפרת את ביצועי העייפות. עיבוד שבבי CNC מביא משטחים קריטיים לסובלנות הדוקה, והצצה זריקה יכולה לשפר את ההתנגדות לעייפות על ידי החדרת מתח שיורי דחיסה. האנודיז מספק הגנה מפני קורוזיה ומאפשר גימורים צבעוניים, בעוד טיפולי משטח כגון גימור רטט והתזת חרוזים משפרים את המראה.
בקרת האיכות כוללת בדרך כלל סריקת CT לאיתור פגמים פנימיים, מדידת צפיפות ובדיקה מכנית של קופונים מייצגים.
תעשיות שהכי מרוויחות
תעשיית התעופה והחלל משתמשת בסוגריים אלומיניום מודפסים ובמחליפי חום כאשר כל גרם משקל שנחסך מפחית את שריפת הדלק. חברות רכב משתמשות באלומיניום AM עבור אבות טיפוס וחלקי סדרה-קטנים, ומצמצמות את זמן הפיתוח באופן דרמטי בהשוואה לשיטות מבוססות-כלים. יצרני מכשור רפואי משתמשים במבני אלומיניום נקבוביים עבור שתלים, ויצרני רובוטיקה וציוד תעשייתי מנצלים את חופש העיצוב עבור רכיבים מותאמים אישית,-בנפח נמוך. הדפסה-לפי דרישה של חלקי חילוף מפחיתה גם את מלאי המחסנים ואת סיכון ההתיישנות.
אבקה ממוחזרת באלומיניום AM
אבקת אלומיניום עבור AM מיוצרת על ידי אטומיזציה, ותהליכים מיוחדים יכולים להמיר גרוטאות עיבוד חזרה לאבקה כדורית. אבקה ממוחזרת חייבת להיות מסוננת לפיזור צמוד יותר של גודל החלקיקים, בדרך כלל 15 עד 45 מיקרון, ויש לשמור על תכולת החמצן שלה נמוכה, בדרך כלל מתחת ל-0.1%, כדי שהתכונות המכניות יתאימו לחומר בתולי. מחזורי השימוש החוזר באבקה מוגבלים, בדרך כלל 5 עד 10 פעמים, לפני שיש לרענן את האבקה בחומר בתולי, ומיחזור-סגור של אבקה שאינה בשימוש הוא נוהג סטנדרטי במתקני ייצור.
שאלות נפוצות
באיזו סגסוגת אלומיניום הכי משתמשים בהדפסת תלת מימד?
AlSi10Mg היא סגסוגת האלומיניום הנפוצה ביותר להמסת לייזר סלקטיבית בגלל ספיגת הלייזר הטובה, יציקותה ותכונותיה המכניות לאחר טיפול בחום.
איזו צפיפות יכולים להשיג חלקי אלומיניום מודפסים?
עם כוח לייזר אופטימלי, מהירות סריקה ובקרת אווירה, חלקים בדרך כלל מגיעים לצפיפות יחסית של מעל 99.5%, ולחיצה איזוסטטית חמה יכולה לשפר עוד יותר את האמינות הפנימית.
האם אלומיניום מודפס בתלת-ממד- חזק כמו אלומיניום יצוק?
AlSi10Mg מודפס לאחר טיפול חום מסוג T6 מציע חוזק מתיחה בטווח של 300 עד 400 MPa, אשר דומה או גבוה יותר מאלומיניום יצוק ומתאים ליישומים מבניים רבים, אם כי יש לאמת את מותרות התכנון באמצעות בדיקה.
מדוע יש צורך באווירה אינרטית במהלך ההדפסה?
אלומיניום מותך מתחמצן במהירות באוויר, דבר שייצור תכלילי תחמוצת ונקבוביות. אטמוספרת ארגון או חנקן שומרת על תכולת החמצן בתא הבנייה נמוכה.
האם ניתן לאלגון חלקי אלומיניום AM?
כֵּן. חלקי אלומיניום מודפסים ניתנים לאנודיזה להגנה מפני קורוזיה ולמראה, אם כי ייתכן שהמשטח הבנוי -יזדקק תחילה לעיבוד עיבוד או ליטוש לגימור אחיד.
כמה יקרה הדפסת תלת מימד מאלומיניום בהשוואה לעיבוד שבבי?
עבור נפחים נמוכים וגיאומטריה מורכבת, AM לרוב זול יותר מעיבוד עיבוד שבבי מכיוון שהוא מבטל בזבוז של כלי עבודה וחומר; עבור חלקים פשוטים-בנפח גבוה, התהליכים הקונבנציונליים נשארים חסכוניים יותר.