金属3D印刷材料

鋼

鋼は、3D印刷で使用される最も一般的な金属です。その優れた材料特性、汎用性、および精密製造での幅広い使用により、3D印刷鋼は高品質の部品を作成するための優れたオプションになっています。ほとんどの種類の鋼は印刷できますが、最も一般的に使用される2つの種類は、ステンレス鋼と工具鋼です。これらは、従来より高価で製造が難しい金属です。

正の属性：

• 優れた強度と剛性
• さまざまな材料特性
• 熱処理可能。

ステンレス鋼 クロム含有量が多いため（少なくとも12％、多くの場合最大18％）、優れた耐食性を備えた丈夫で剛性の高い鋼です。オーステナイト系とマルテンサイト系の2種類のステンレス鋼が一般的に印刷されています。

• オーステナイト系ステンレス鋼 、最も一般的なタイプのステンレス鋼は耐食性があり、熱処理はできませんが、機械加工と溶接の両方が可能です。 316L 優れた耐食性で知られる一般的な3Dプリントステンレス鋼です。
• マルテンサイト系ステンレス鋼 鋼 オーステナイト鋼よりもはるかに硬いですが、よりもろく、耐食性が低くなります。 17-4 PH は、さまざまな材料特性に適合するように熱処理できるマルテンサイト系ステンレス鋼であり、製造全体で広く使用されています。

工具鋼 は、すべての種類のツールという中心的なアプリケーションにちなんで名付けられました。それらには、切断、粉砕、スタンプ、成形、または成形の能力に不可欠な非常に硬い化合物である炭化物が含まれています。一般的に、それらは非常に硬く、耐摩耗性があり、多くは高温で使用できます。最も一般的な金属3D印刷の3つのタイプは、Aシリーズ、Dシリーズ、およびHシリーズの工具鋼です。

• シリーズ 工具鋼は、耐摩耗性と靭性のバランスが取れた、優れた汎用の機械加工可能な工具鋼です。 Aシリーズには8種類あり、その中で最も一般的なのは A2 工具鋼。これは、パンチやダイ、その他のさまざまな用途によく使用される、用途の広い冷間加工工具鋼です。
• Dシリーズ 工具鋼は、耐摩耗性と硬度が最適化されています。それらは特にタフではなく、冷間加工アプリケーションにのみ使用されます。 Dシリーズで最も一般的な品種は D2 です 鋼、ブレードから工業用切削工具やナイフまで、あらゆる種類の切削工具に使用される冷間加工工具鋼。
• Hシリーズ 工具鋼は、高温（またはサイクリング）で材料を切断および成形します。 H13 最も一般的な3Dプリントの熱間工具鋼です。優れた3D印刷された金属強度、靭性、耐摩耗性、および耐熱性の組み合わせにより、高温での使用に最適化された優れた汎用工具鋼になります。

超合金

3D金属印刷技術は、比較的低コストで高価値の合金を製造できることで差別化を図っています。多くの場合、機械加工が困難で費用がかかる3D印刷により、企業はサブトラクティブ法よりも手頃な価格で高性能部品を製造できます。超合金は、高熱、腐食性化学物質、またはその両方のある場所など、悪環境で繁栄します。印刷可能な超合金はたくさんありますが、最も一般的な2つのグループは、インコネルとコバルトクロームです。

肯定的な属性：

• 優れた機械的特性
• 耐熱性
• 良好な表面安定性
• 耐食性
• 生体適合性（コバルトクロームのみ）

インコネル
最も一般的な独自のニッケル合金グループはインコネルです。この非常に強く、丈夫で、耐食性のある材料は、タービン、エンジンシール、および
ロケットに使用されます。 3D印刷インコネルで最も使用される2つの配合は、より強く、より頑丈なインコネル718 です。 そしてより耐熱性のあるインコネル625 。どちらも
従来の機械加工には費用がかかるため、3D印刷は費用効果の高い代替手段になります。

コバルトクローム
この超合金は、生体適合性、高い強度対重量比、および耐食性で知られています。本質的には、より高品質で、密度が高く、より高価なバージョンのチタンです。インコネルと同様に、タービンやその他の過酷な環境で使用されますが、整形外科や歯科インプラントなど、インコネルが適していない医療用途でも使用できます。

チタン

従来の製造で使用される一般的な材料ではありませんが、チタンの強度対重量比と高コスト（材料コストと機械加工コストの両方）により、3D印刷に最適です。チタンは通常、チタン合金と純粋なチタン（CP Tiとして知られています）の2種類で印刷されます。

肯定的な属性：

• 強度と重量の比率
• 耐熱性
• 耐薬品性
• 生体適合性（プロセスおよび合金に依存）

チタン合金
チタンは、他の金属と合金化すると、最高の機械的品質を実現します。最も一般的なチタン合金は Ti64（Ti-6Al-4V）です。 — 17-4 PHステンレス鋼よりも強度が高く、密度が40％低い材料。腐食性および高温環境に優れています。これらの特性により、航空機や高性能車など、強度と重量の比率が高く評価される業界で最高の選択肢になります。

商業的に純粋なチタン（CP Ti）

純チタンはほとんどのチタン合金ほど強力ではありませんが、生体適合性が高くなっています。整形外科用インサートや同様の医療用途に使用されます。

アルミニウム

アルミニウムは、一部の金属3Dプリンターで使用されていますが、3D印​​刷では、従来の製造プロセスよりもはるかに少なく見られます。金属部品を3D印刷する際のその不足は、2つの要因によるものです。それは、従来の製造における印刷適性の低さと比較的低コストです。その結果、アルミニウムを使用した3D印刷された金属部品の潜在的なROI、または金属3Dプリンターの価格は、必ずしも印刷に有利であるとは限りません。 6061や7075などの最も一般的なアルミニウム合金は印刷されません。代わりに、アルミニウムを印刷するパウダーベッドフュージョンマシンは、通常、より柔らかく、鋳造グレードのアルミニウムを印刷します。これらの鋳造グレードの合金は、重量で最大12％のシリコンを含み、機械的特性が劣っています。

肯定的な属性：

• 軽量
• 耐久性
• 延性

3Dプリントにおけるアルミニウムの代替品

印刷の価値は比較的低いため、3D印刷でいつ一般的になるかは明確ではありません。それまでは、チタンとスチールはオープンセルインフィルで印刷した場合に同様の強度対重量比を提供しますが、連続複合3Dプリンターは、わずかなコストでアルミニウム強度の部品を製造できます。

アルミニウム部品の3D印刷に関心のある組織は、Markforged炭素繊維3D印刷を使用した積層造形を検討する必要があります。これにより、剛性、耐衝撃性、耐熱性、耐久性などの強化された材料特性を提供しながら、6061-T6アルミニウムと同等の強度の部品を作成できます。さらに、6061アルミニウムと比較して、強化炭素繊維製造は劇的に改善された強度対重量比を提供します。これは、航空宇宙や自動車などの産業における特定の高性能アプリケーションにとって重要になる可能性があります。

無料の金属3D印刷リソース

• Metal 3D Printing Fundamentals
• 電子書籍：メタルFFFアプリケーションとケース例
• MetalFFFの包括的なガイド