の主な消耗品として 金属3D印刷、金属粉は印刷物の品質に決定的な影響を及ぼします。航空宇宙、防衛、医療分野での正確で複雑な部品の3D印刷には、粒子サイズ、形態、純度などの粉末特性に対する高い要件があります。このペーパーでは、いくつかの一般的に使用される高品質のニッケルベース、コバルトベースの合金および チタン合金金属粉末 航空宇宙分野での3Dプリント用。

航空宇宙向けの3Dプリンティング金属粉末の紹介

巨大な装置、長いプロセス、高いエネルギー消費、汚染、および低い材料利用率を備えた従来の金属材料製造技術とは異なり、金属3D印刷には、次の利点があります。 （2）金型を開く必要がなく、製造プロセスが少なく、サイクルタイムが短い。 （3）複雑な構造の部品を製造できます。 （4）製造工程を考慮せずに、機械的特性の要件に応じた自由な設計。近年、金属3D印刷は、飛躍的に発展してきました。

金属3D印刷は、主に工業デザインや複雑な金型の処理用のモデルの迅速な生産、および小さなバッチ、複雑な構造、高性能、大きな金属部品の生産に使用されます。金属3D印刷は、添加剤として金属粉末を使用し、選択的レーザー溶融（SLM）、電子ビーム選択的溶融（EBSM）、レーザーニアネットフォーミング（LENS）などの迅速な成形方法を使用して、コンピューター化されたデジタルモデルから直接変換します。しっかりした部分。航空宇宙、防衛、医療、自動車、および電子機器のアプリケーション向けの高品質の3D印刷された金属部品は、高強度、寸法精度、水密性、および軽量である必要があります。印刷装置に加えて、粉末の真球度と清浄度、粒子サイズ分布、酸素含有量、流動性、かさ密度などの金属粉末の品質も、金属3D印刷プロセスの品質管理に大きな影響を与えます。このペーパーでは、航空宇宙用途向けの高品質3Dプリント部品の金属粉末の要件に焦点を当てています。

このペーパーでは、航空宇宙用途向けの高品質3Dプリント部品の要件と粉末調製プロセスに焦点を当てています。

高品質の3D印刷のための金属粉の要件

金属粉末は、金属部品の3D印刷の最も重要な原材料であり、粉末の特性は、金属3D印刷製品の品質に影響を与える最も重要な要素の1つです。直径1mm未満の粉末材料は、一般に3D印刷に適していると考えられていますが、高品質の3D印刷された金属製品では、粉末の形状、粒子サイズ、純度に対する要件が高くなります。 3D印刷装置の主なタイプは、粉末の補充方法に応じて、粉末散布、同軸粉末供給、および横方向粉末供給です。横方向の粉末供給3D印刷の最終部分

最終部品の形状や寸法精度が低く、レーザーエネルギーを十分に活用できず、電力利用率も低くなっています。そのため、高品質の金属3D印刷装置は、主に2種類の粉末補充方法、つまり粉末散布または同軸粉末供給を使用します。

航空宇宙用の3Dプリント金属粉末のいくつかの重要な指標

純度。セラミック介在物は、最終部品の性能を大幅に低下させる可能性があり、これらの介在物は一般に融点が高く、焼結が困難であるため、セラミック介在物を含まない粉末が必要です。さらに、酸素と窒素の含有量を厳密に制御する必要があります。金属3D印刷用の現在の粉末調製技術は、主に噴霧（エアロゾル化や回転電極噴霧などの技術を含む）に基づいており、粉末は比表面積が大きく、酸化されやすいです。航空宇宙およびその他の特殊用途では、このインジケーターに対する顧客の要件はより厳しくなります。たとえば、高温合金粉末酸素含有量0.006%〜0.018%、チタン合金粉末酸素含有量0.007%〜0.013%、ステンレス鋼粉末酸素含有量などです。 0.010%から0.025%（すべての質量分率）。チタン合金粉末の場合、高温の窒素、水素、チタンがTiNとTiH2を形成し、チタン合金の可塑性と靭性を低下させます。したがって、粉末の調製中は雰囲気を厳密に管理する必要があります。

粉末の粒度分布。異なる3D印刷装置と成形プロセスでは、異なる粉末粒子サイズ分布が必要です。現在、金属3D印刷で一般的に使用されている粉末の粒子サイズの範囲は、15〜53μm（微粉末）、53〜105μm（粗い粉末）ですが、105〜150μm（粗い粉末）に緩和できる場合もあります。金属粉末の粒子サイズを選択する3D印刷は、主に金属プリンター部門のさまざまなエネルギー源に基づいており、プリンターのエネルギー源としてレーザーを使用します。これは、焦点が細かく、微粉末が溶けやすいためです。エネルギー源としてレーザーを備えたプリンターは、消耗品として15〜53μmの粉末を使用するのに適しており、粉末の補充方法は、粉末を層ごとに置くことです。エネルギー源として電子ビームを備えたプリンタは、集束スポットがわずかに粗く、粗い粉末を溶かすのにより適しているため、主な粉末として53〜105μmの粗い粉末を使用するのに適しています。同軸粉体供給タイプのプリンタの場合、消耗品として105〜150μmの粉体を使用できます。

粉末の形態。粉末の形状と粉末の調製方法は密接に関連しており、一般に金属ガスまたは溶融液体から粉末へと、粉末の粒子形状は球形になる傾向があります。固体から粉末に至るまで、粉末粒子はほとんど不規則な形状です。そして粉末の水溶液電解法によると、調製はほとんど樹枝状です。一般的に言えば、球形度が高いほど、粉末粒子の流動性は良くなります。金属粉末を3D印刷するには、98%以上の非球面性が必要です。これにより、印刷時に粉末を広げて供給しやすくなります。

粉末の流動性と緩い充填密度。粉末の流動性は、粉末レイダウンの均一性と印刷中の粉末供給プロセスの安定性に直接影響します。流動性は、粉末の形態、粒子サイズ分布、およびかさ密度に関連しています。

粉末粒子が大きいほど、粉末の粒子サイズ分布と密度が大きくなります。粉末粒子が大きいほど、粒子形状はより規則的であり、粒子サイズ組成物中の非常に微細な粉末の割合は小さいほど、流動性は良好である。粒子の密度は同じままですが、相対密度が増加し、粉末の流動性が増加します。水やガスなどの粒子表面吸着は、粉末の移動性を低下させます。緩い充填密度とは、指定された容器で自然に満たされた粉末試料であり、単位体積あたりの粉末の質量です。一般に、粉末サイズが粗いほどかさ密度は高くなり、粉末が粗くて細かいほどかさ密度は高くなります。最終的な金属印刷製品の密度に対するかさ密度の影響は決定的ではありませんが、かさ密度の増加は粉末の流れを改善します。

3D印刷技術は、さまざまな材料に適しており、幅広い用途、高い材料形成率が、近年の新しい材料製造技術の急速な発展です。金属3D印刷は、3D印刷の重要な部分として、関連する大学、研究機関、企業から高く評価され、研究されてきました。金属粉末は、金属3D印刷の重要な消耗品であり、航空宇宙分野での応用に成功しています。