Entwicklungsstand des Metall-3D-Drucks mit Aluminiumlegierungspulvermaterialien

Die Entwicklung des Metallmaterials.

Aluminiumlegierungswerkstoffe zeichnen sich durch geringes Gewicht und einfache Verarbeitung aus und haben breite Perspektiven im Bereich der Leichtbaufertigung. Sie haben jedoch auch Eigenschaften wie hohe Wärmeleitfähigkeit, leichte Oxidation und hohe Laserreflexion, die nicht auf alle Wärmequellen im Metall-3D-Druck angewendet werden können.

Für den Laser-3D-Druck hat das Legierungspulver der Al-Si-Reihe aufgrund seiner guten Fließfähigkeit und hervorragenden Gieß- und Schweißeigenschaften eine bessere Anpassungsfähigkeit als die Al-Cu-Reihe und die Al-Zn-Mg-Cu-Reihe. Es kann den großen inneren Spannungen standhalten, die während des schnellen Erwärmungs- und Abkühlungsprozesses beim 3D-Metalldruck mit Laser als Wärmequelle entstehen. Wenn die Al-Cu-Serie und die Al-Zn-Mg-Cu-Serie nicht durch Hinzufügen anderer Elemente modifiziert werden, leiden sie unter thermischer Rissbildung und können nicht im Metall-3D-Druck mit Laser als Wärmequelle verwendet werden.

Das in der Lichtbogen-3D-Drucktechnologie verwendete Material ist Draht, und die Al-Cu-Serie und die Al-Zn-Mg-Cu-Serie sind im Vergleich zum Laser-3D-Druck weniger anfällig für innere Spannungen, wenn sie im Telefon-3D-Druck verwendet werden. Sie haben auch eine bessere Formbarkeit. Legierungen der Al-Si-Reihe sind jedoch aufgrund ihrer Härte schwierig als Drähte herzustellen, was ihre Verarbeitung durch Lichtbogen-3D-Druck erschwert.

Derzeit verwendet die am weitesten verbreitete 3D-Drucktechnologie Laser als Wärmequelle, daher sind Materialien auf Aluminiumbasis, die im Metall-3D-Druck verwendet werden, hauptsächlich Al-Si-Serien.

Die Entwicklungsrichtung von Aluminiumlegierungsmaterialien im Bereich des Metall-3D-Drucks

Basierend auf der Entwicklungsrichtung der Metall-3D-Drucktechnologie sind hochfeste Aluminiumlegierungen, die sich an die Laser-Additive-Manufacturing-Technologie anpassen können, die Hauptentwicklungsrichtung von Aluminiumlegierungen, die für den 3D-Druck verwendet werden. Derzeit sind viele Aluminiumlegierungsmaterialien speziell für den Metall-3D-Druck im Ausland erschienen. Diese Materialien werden im Allgemeinen durch Hinzufügen von Elementen wie Sc, Zr und Ti hergestellt, die es Aluminiumlegierungsmaterialien ermöglichen, Sc-, Zr- und Ti-Partikel während des schnellen Erwärmungs- und Abkühlprozesses zu bilden, wodurch ein thermisches Reißen der Struktur vermieden wird.

Darüber hinaus ist die Verbesserung der Ausnutzungsrate von Drahtmaterialien aus Aluminiumlegierungen, die für den Lichtbogen-3D-Druck geeignet sind, und die Reduzierung ihrer Herstellungskosten auch eine Forschungsrichtung, die allmählich angewendet wird.

Gegenwärtig werden 3D-gedruckte Aluminiumlegierungsteile in der Luft- und Raumfahrt weit verbreitet verwendet, hauptsächlich für leichte und komplexe Teile wie Druckbehälter, Verteiler, Halterungen, Wärmetauscher usw.

Es wird angenommen, dass Aluminiumlegierungen mit der kontinuierlichen Entwicklung neuer Aluminiumlegierungsmaterialien und der kontinuierlichen Verbesserung der Metall-3D-Drucktechnologie ein großes Potenzial im Bereich der Leichtbaufertigung haben werden.