3 डी प्रिंटिंग के लिए धातु पाउडर सामग्री

मेटल 3डी प्रिंटिंग एक 3डी प्रिंटिंग तकनीक है जो धातु के हिस्सों को सीधे प्रिंट करने के लिए मेटल पाउडर का उपयोग करती है, जिसे मेटल पाउडर सिंटरिंग (एसएलएम) भी कहा जाता है। अच्छी प्लास्टिसिटी के अलावा, 3 डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर को महीन पाउडर कण आकार और उच्च कण आकार वितरण की आवश्यकताओं को भी पूरा करना चाहिए। संकीर्ण, उच्च गोलाकार, अच्छी तरलता और उच्च थोक घनत्व की आवश्यकताएं। वर्तमान में, अधिकांश 3D प्रिंटर में उपयोग किए जाने वाले धातु पाउडर में स्टेनलेस स्टील, एल्यूमीनियम मिश्र धातु, कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु, तांबा मिश्र धातु, टाइटेनियम मिश्र और निकल मिश्र धातु शामिल हैं। लौह-आधारित मिश्र धातु इंजीनियरिंग हैं प्रौद्योगिकी में सबसे महत्वपूर्ण और सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली धातु सामग्री का उपयोग ज्यादातर जटिल संरचनाओं के निर्माण के लिए किया जाता है, और इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोबाइल, जहाज निर्माण, मशीनरी निर्माण और अन्य उद्योगों में उपयोग किया जाता है।

अंतिम उत्पाद के गुणों को निर्धारित करने के लिए प्रयुक्त धातु पाउडर और 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया का प्रकार

स्टेनलेस स्टील पाउडर

अपेक्षाकृत सस्ते धातु मुद्रण सामग्री, लागत प्रभावी, अच्छा संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, जटिल औद्योगिक भागों के छोटे बैचों का त्वरित और कुशलता से निर्माण कर सकती है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु पाउडर

वर्तमान में, धातु 3D प्रिंटिंग में उपयोग किए जाने वाले एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं में मुख्य रूप से एल्यूमीनियम सिलिकॉन AlSi12 और AlSi10Mg शामिल हैं। एल्युमिनियम सिलिकॉन 12 एक हल्का योजक है जिसका उपयोग अच्छे तापीय गुणों वाले धातु पाउडर का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। सिलिकॉन और मैग्नीशियम का संयोजन एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं को उच्च शक्ति प्रदान करने में सक्षम बनाता है। और कठोरता, इसे पतली दीवारों और जटिल ज्यामिति के लिए उपयुक्त बनाती है, विशेष रूप से अच्छे थर्मल गुणों और कम वजन वाले अनुप्रयोगों में। एल्यूमीनियम मिश्र धातु उच्च शक्ति में अलौह संरचनात्मक सामग्री का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला वर्ग है, जो उच्च गुणवत्ता वाले स्टील के करीब या उससे अधिक है, और अच्छी प्लास्टिसिटी है। अनुसंधान से पता चलता है कि 3 डी प्रिंटिंग के लिए एल्यूमीनियम मिश्र धातु घने भागों, छोटी संरचनाओं और यांत्रिक गुणों को कास्टिंग भागों की तुलना में या उससे भी बेहतर प्राप्त कर सकते हैं, और पारंपरिक प्रक्रियाओं की तुलना में भागों की गुणवत्ता को 22 प्रतिशत तक कम किया जा सकता है, लेकिन लागत को कम किया जा सकता है 30 प्रतिशत से।

●कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु पाउडर

अपने उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध के कारण, धातु 3 डी प्रिंटिंग के लिए कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु पाउडर का उपयोग आमतौर पर विभिन्न कृत्रिम जोड़ों और आर्थोपेडिक प्रत्यारोपणों को मुद्रित करने के लिए किया जाता है, और इसका उपयोग दंत चिकित्सा के क्षेत्र में भी किया जाता है।

कॉपर मिश्र धातु पाउडर

उत्कृष्ट तापीय और विद्युत चालकता के साथ, थर्मल प्रबंधन अनुप्रयोगों में उत्कृष्ट तापीय चालकता वाले तांबे को जटिल आंतरिक संरचनाओं और अनुरूप शीतलन चैनलों का उत्पादन करने के लिए डिजाइन स्वतंत्रता के साथ जोड़ा जा सकता है।

टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर

यह एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, उत्पाद डिजाइन को अनुकूलित करने में मदद करने के लिए 3 डी प्रिंटिंग के फायदों का उपयोग करते हुए, जैसे कि मूल ठोस शरीर को एक जटिल और उचित संरचना के साथ बदलना, ताकि तैयार उत्पाद में कम वजन और बेहतर यांत्रिक गुण हों। इससे न केवल लागत कम हो सकती है बल्कि प्रत्येक घटक का हल्का उत्पादन भी प्राप्त किया जा सकता है।

निकल मिश्र धातु पाउडर

निकल मिश्र धातु का ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध इसे उच्च तापमान और उच्च दबाव के कठोर वातावरण के लिए उपयुक्त बनाता है। जब निकल मिश्र धातु को गर्म किया जाता है, तो मिश्र धातु के अंदरूनी हिस्से को जंग से बचाने के लिए मिश्र धातु की सतह पर एक मोटी और स्थिर ऑक्साइड परत को निष्क्रिय किया जाएगा। एक विस्तृत तापमान सीमा पर अच्छे यांत्रिक गुणों को बनाए रखा जाता है।

3D प्रिंटिंग के लिए पाउडर सामग्री का उपयोग कैसे किया जाता है

3डी मॉडल डेटा द्वारा नियंत्रित एक उच्च-ऊर्जा लेजर बीम का उपयोग स्थानीय रूप से धातु मैट्रिक्स को पिघलाने के लिए किया जाता है, जबकि सिंटरिंग पाउडर धातु सामग्री को ठोस बनाता है और घने ज्यामितीय ठोस भागों को उत्पन्न करने के लिए स्वचालित रूप से परत-दर-परत स्टैकिंग करता है।

3डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर का उत्पादन कैसे करें

धातु पाउडर निर्माण पाउडर धातु विज्ञान का एक मूलभूत पहलू है। धातु पाउडर तैयार करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली विभिन्न विधियों में कमी, इलेक्ट्रोलिसिस, कार्बोनिल अपघटन, पीसने और परमाणुकरण शामिल हैं।

धातु पाउडर के उत्पादन के लिए सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली चार विधियां ठोस-अवस्था में कमी, इलेक्ट्रोलिसिस, रसायन और परमाणुकरण हैं।

अधिकांश निर्माता मौलिक धातु पाउडर का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रोलिसिस और कमी के तरीकों का उपयोग करते हैं। लेकिन वे मिश्र धातु पाउडर के उत्पादन के लिए उपयुक्त नहीं हैं। हालांकि, परमाणुकरण विधि इस सीमा को पार करती है, इसलिए निर्माता इसका उपयोग मिश्र धातु पाउडर के उत्पादन के लिए करते हैं।

इलेक्ट्रोलिसिस पाउडर धातुओं के उत्पादन के लिए इस्तेमाल की जाने वाली एक और विधि है। उपयुक्त इलेक्ट्रोलाइट संरचना, तापमान, एकाग्रता और वर्तमान घनत्व का चयन करके, विभिन्न धातुओं को स्पंज या पाउडर के रूप में जमा किया जा सकता है। इसके बाद धोने, सुखाने, कम करने, एनील्ड और कुचलने के बाद किया जा सकता है। इस विधि से अत्यधिक शुद्धता के धातु के चूर्ण बनते हैं। यह मूल रूप से इसकी उच्च ऊर्जा आवश्यकताओं के कारण अत्यधिक प्रवाहकीय तांबे के पाउडर के लिए उपयोग किया जाता है।

परमाणुकरण विधि यांत्रिक विधियों द्वारा पिघली हुई धातु को 150 माइक्रोन से कम आकार के कणों में कुचलने की एक विधि को संदर्भित करती है। पिघली हुई धातु को कुचलने की विधि के अनुसार, परमाणुकरण विधियों में दो-धारा परमाणुकरण, केन्द्रापसारक परमाणुकरण, अल्ट्रासोनिक परमाणुकरण, वैक्यूम परमाणुकरण आदि शामिल हैं। इन परमाणुकरण विधियों की अपनी विशेषताएं हैं और औद्योगिक उत्पादन में सफलतापूर्वक उपयोग की गई हैं। उनमें से, जल वाष्प परमाणुकरण विधि में सरल उत्पादन उपकरण और प्रक्रिया, कम ऊर्जा खपत और बड़े बैच आकार के फायदे हैं, और यह मुख्य धातु पाउडर बन गया है। औद्योगिक उत्पादन के तरीके।

धातु पाउडर के लिए 3डी प्रिंटिंग प्रदर्शन आवश्यकताएं

1. पवित्रता

सिरेमिक समावेशन अंतिम भाग के प्रदर्शन को काफी कम कर देगा, और इन समावेशन में आम तौर पर एक उच्च गलनांक होता है और सिन्टर करना मुश्किल होता है, इसलिए पाउडर में कोई सिरेमिक समावेशन नहीं होना चाहिए। इसके अलावा, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन सामग्री को भी कड़ाई से नियंत्रित करने की आवश्यकता है। वर्तमान में, धातु 3 डी प्रिंटिंग के लिए पाउडर तैयार करने की तकनीक मुख्य रूप से परमाणुकरण विधि पर आधारित है। पाउडर में एक बड़ा विशिष्ट सतह क्षेत्र होता है और ऑक्सीकरण करना आसान होता है। एयरोस्पेस जैसे विशेष अनुप्रयोग क्षेत्रों में, ग्राहकों को इस सूचकांक के लिए सख्त आवश्यकताएं होती हैं, जैसे सुपरलॉयज पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री 0 है।006 प्रतिशत -0.018 प्रतिशत, टाइटेनियम मिश्र धातु पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री 0.007 प्रतिशत -0.013 प्रतिशत है, और स्टेनलेस स्टील पाउडर की ऑक्सीजन सामग्री 0.010 प्रतिशत -0.025 प्रतिशत है।

2. पाउडर तरलता और थोक घनत्व

पाउडर की तरलता सीधे प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान पाउडर की एकरूपता और पाउडर फीडिंग प्रक्रिया की स्थिरता को प्रभावित करती है। तरलता पाउडर आकारिकी, कण आकार वितरण और थोक घनत्व से संबंधित है। महीन पाउडर का अनुपात जितना छोटा होगा, उसकी तरलता उतनी ही बेहतर होगी; कण घनत्व अपरिवर्तित रहता है, सापेक्ष घनत्व बढ़ता है, और पाउडर तरलता बढ़ जाती है। इसके अलावा, कण सतह पर पानी, गैस आदि के सोखने से पाउडर की तरलता कम हो जाएगी।

3. पाउडर कण आकार वितरण

विभिन्न 3 डी प्रिंटिंग उपकरण और बनाने की प्रक्रियाओं में पाउडर कण आकार वितरण के लिए अलग-अलग आवश्यकताएं होती हैं। वर्तमान में, धातु 3D प्रिंटिंग में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले पाउडर कण आकार की सीमा 15-53μm (ठीक पाउडर), और 53-105μm (मोटे पाउडर) है। 3डी प्रिंटिंग के लिए धातु पाउडर कण आकार की पसंद मुख्य रूप से विभिन्न ऊर्जा स्रोतों के साथ धातु प्रिंटर के अनुसार, ऊर्जा स्रोत के रूप में लेजर का उपयोग करने वाले प्रिंटर 15-53μm पाउडर को उपभोग्य सामग्रियों के रूप में उपयोग करने के लिए उपयुक्त हैं क्योंकि उनके ठीक फोकसिंग स्पॉट और आसान पिघलने के कारण महीन चूर्ण का। पाउडर आपूर्ति विधि परत-दर-परत पाउडर कोटिंग है; ऊर्जा स्रोत के रूप में एक इलेक्ट्रॉन बीम के साथ पाउडर फैलाने वाले प्रिंटर में थोड़ा मोटा फोकस करने वाला स्थान होता है, जो मोटे पाउडर को पिघलाने के लिए अधिक उपयुक्त होता है, और 53-105 माइक्रोन के मोटे पाउडर के उपयोग के लिए उपयुक्त होता है; समाक्षीय पाउडर फीडिंग टाइप प्रिंटर के लिए, 105-150 माइक्रोन के कण आकार को उपभोग्य सामग्रियों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

4. पाउडर आकारिकी

पाउडर आकारिकी पाउडर तैयार करने की विधि से निकटता से संबंधित है। आम तौर पर, जब धातु गैस या पिघला हुआ तरल पाउडर में बदल जाता है, तो पाउडर कणों का आकार गोलाकार हो जाता है। विधि द्वारा तैयार किए गए अधिकांश चूर्ण वृक्ष के समान होते हैं। सामान्यतया, गोलाकारता जितनी अधिक होगी, पाउडर कणों की तरलता उतनी ही बेहतर होगी। 3डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर के लिए 98 प्रतिशत से अधिक की एस्फेरिसिटी की आवश्यकता होती है ताकि प्रिंटिंग के दौरान पाउडर फैलाना और पाउडर फीडिंग करना आसान हो।

3डी मेटल पाउडर प्रिंटिंग का महत्व

मेटल पाउडर 3डी प्रिंटिंग को तेज बनाता है और रैपिड प्रोटोटाइपिंग की अनुमति देता है। निर्माता डिजाइन को अधिक कुशलता से संशोधित भी कर सकते हैं। यह विधि लागत-प्रभावी भी है क्योंकि धातु के 3D प्रिंटर केवल वांछित भाग बनाने के लिए आवश्यक सामग्री की मात्रा का उपयोग करते हैं। जटिल मशीन भागों के डिजाइन को आसान बनाता है और "असंभव" मशीन भागों के उत्पादन को सक्षम बनाता है।