金属3D印刷を理解する：パウダーメディア、高エネルギーイベント
近年、3Dメタル印刷技術が大きく発展しました。この技術は、製造業でさまざまな可能性を切り開いたため、当初はかなりの誇大宣伝を生み出しました。今日、金属3D印刷はよりアクセスしやすく、スケーラブルで堅牢になり、3D印刷された金属の強度により、さまざまな業界のさまざまな製造アプリケーションが可能になりました。
金属3D印刷技術にはいくつかの異なるタイプがあります。それぞれの方法は異なりますが、金属部品を3D印刷するためのすべてのプロセスは、粉末ベースの金属媒体を使用することで可能になります。 そして高エネルギーイベント 印刷プロセス中。
このブログ投稿では、金属3D印刷プロセス全体の一部として、粉末ベースの金属媒体と高エネルギーイベントの重要性について説明しています。
粉末冶金メディア
金属3D印刷媒体には、通常、生またはベースとして金属粉末が含まれています。いくつかの技術は金属線の原料を利用していますが、これらは例外であり、標準ではありません。
理由 金属製の3Dプリンター 一般的に粉末を使用しますか？ アディティブマニュファクチャリングには、正確な方法での材料の堆積が含まれます。プラスチックフィラメントは、金属3Dプリンターフィラメントとは異なり、ノズルから簡単に加熱して押し出すことができます。
ただし、ほとんどの金属は溶融温度が高いため、押し出しが不可能です。溶融金属との長時間の接触に耐えることができる材料はほとんどないため、機器を製造することはほぼ不可能です。
ワイヤーフィードの金属プリンターは、機能部品を形成するために電気アーク溶接に依存していますが、溶接プロセスでは、機械加工後にのみ使用できる粗い表面を生成できます。溶接プロセス中に発生する温度勾配も、高レベルの内部応力を導入する可能性があり、その結果、大きな反りが発生します。
一方、粉末金属ベースのプロセスは、貴重な3Dプリンターコンポーネントを溶融金属への暴露から保護します。これは、3Dプリンターにレーザーで非常に局所的なエネルギーを適用させる、または3Dプリンター自体に低エネルギープロセスを使用させ、その後炉で高エネルギー焼結を行うという2つの方法のいずれかで機能します。
焼結 軽くバインドされたパーツを完全な金属パーツに変換します。これを行うには、温度をゆっくりと上げて、残っている微量の結合物質を焼き払います。温度が材料の融点に近づくにつれて、金属粒子が融合して強力な金属部品を作成します。
ルーズパウダーとバウンドパウダー。 工業用3Dプリンターの金属ではルースパウダーの使用が一般的ですが、これらのパウダーは安全性と取り扱いに大きな懸念があります。可燃性と呼吸器のリスクが高いため、ルースパウダーは個人用保護具（PPE）を備えた管理された環境でのみ取り扱う必要があります。
金属FFFで使用される技術である結合粉末は、緩い粉末よりも安全で可燃性が低くなります。ルースパウダーとは異なり、展開するのに専用のPPEや専用の部屋は必要ありません。ただし、結合粉末溶液は、結合材料を除去し、金属印刷媒体を完全に金属部品に焼結するための追加のステップを必要とします。
高エネルギーイベント
金属積層造形では、3Dプリンターは、プロセス中のある時点で印刷媒体の化学相を変化させます。 200°Cから400°Cの間の比較的低い溶融温度を持つプラスチックとは異なり、金属の融点は1100から1400°Cの範囲です。
このように融点が高いため、金属3D印刷技術には、印刷プロセスのある時点で高エネルギープロセスを含める必要があります。高エネルギープロセスは、すべての金属3D印刷プロセスに存在します。ただし、個々の手法は、いつどのように適用するかによって異なる場合があります。
印刷中、パーツを形成する手段として。 一部の印刷プロセスでは、通常はレーザーを使用して部品を金属的に融合することで部品を作成します。このタイプの高エネルギープロセスは正確で分離されています。印刷されるパーツの特定のセクションにのみ到達します。
このタイプの孤立した高エネルギープロセスの結果として、多くの部品は、後で熱硬化する必要がある内部応力で印刷されます。
印刷後、すでに形成された部品を金属的に溶かす手段として 。これらのプロセスでは、部品は低エネルギープロセスを使用して形成され、高エネルギー焼結炉を使用して印刷した後、金属的に溶融されます。このプロセスは、ルースパウダーとバウンドパウダーベースのマシンの両方で機能します。このプロセスで製造された部品には通常、内部応力はありませんが、3D金属印刷プロセスで追加の焼結ステップが必要です。
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