金属粉末の性能に対する3D印刷の要件は何ですか？

3D金属印刷粉末要件の要件

3D印刷材料の要件を満たすために、金属粉末はどのような条件を満たす必要がありますか？

1.純度

セラミック介在物は最終製品の性能を大幅に減少させ、これらの包含物は一般に高い融点を有し、焼結することは困難であるので、セラミック介在物は粉末中になければならない。さらに、酸素および窒素含有量も厳密に制御される必要がある。現在、金属3D印刷のための粉末調製技術は主に霧化に基づくものである。粉末は大きな比表面積を有し、酸化が容易である。航空宇宙などの特別な適用分野では、超合金粉末の酸素含有量は0.006％-0.018％、チタン合金粉末が0.007％~0.013％であるなどのこの指標についてより厳しい要件がある。ステンレス鋼粉末の酸素含有量は0.010％~0.025％である。

粉末粒度分布

異なる3D印刷装置および形成プロセスは、粉末粒度分布に対する異なる要求を有す​​る。現在、金属3D印刷の一般的に使用されている粒径範囲は、15~53μm（微粉末）、53~105μm（粗粉末）であり、場合によっては105~150μm（粗粉末）に延長することができる。

3D印刷用の金属粉末サイズの選択は、主に異なるエネルギー源を有する金属プリンタに従って分割される。エネルギー源としてレーザーを備えたプリンタは、その微細な焦点スポットのために、消耗品として15~53μmの粉末を使用するのに適しています。粉末補充剤は層ごとの粉末である。エネルギー源として電子ビームを有する粉末敷設プリンタは、粗い粉末を溶融するのに適しているわずかに粗い焦点を有する。それは主に53~105μmの粗い粉末を使用するのに適しています。同軸粉末フィーダプリンタの場合、粒径105~150μmの粉末を消耗品として使用することができる。

粉体形態

粉末の形態は粉末の調製方法と密接に関係している。一般に、金属ガスまたは溶融液が粉末に変換されると、粉末粒子の形状が球状になる傾向があり、金属固体が粉末に変換されると、ほとんど不規則な形状であり、水溶液の電解によって調製された粉末のほとんど樹状である。

一般に、球形度が高いほど、粉末粒子の流動性が向上する。 3D印刷用の金属粉末の球形度は98％を超えることが要求されるので、印刷中に粉末および供給が容易である。

4.粉末の流動性と緩い密度

粉末の流動性は、粉体の広がりの均一性および粉末供給の安定性に直接影響する。

流動性は粉末形態、粒度分布、および嵩密度に関連しています。粉末粒子が大きいほど、粒子形状がより規則的であり、粒径組成物中の非常に微細な粉末の割合が小さいほど、流動性が良くなる。粉末の流動性は、相対密度と粒子密度の増加と共に増加する。さらに、粒子表面上の水およびガスの吸着は粉末の流動性を低下させる。

見かけの密度粉末試料は、当然容器、単位体積の粉末品質、一般に、より粗い粉末粒径、見かけの密度が大きいほど、コロケーション粉末の厚さがより高い見かけの密度、金属印刷密度に対する見かけの密度効果を得ることができる。最終製品は不確実であるが、見かけの密度は増加し、粉末の流動性を向上させることができる。