Die additive Fertigung, auch bekannt als 3D-Druck, hat die Art und Weise revolutioniert, wie wir komplexe Teile entwerfen und herstellen. Das selektive Laserschmelzen (SLM) ist ein leistungsstarkes 3D-Druckverfahren, bei dem ein Laserstrahl selektiv Metallpulver Schicht für Schicht aufschmilzt und so ein dreidimensionales Objekt nach einer digitalen Vorlage erstellt.
Die Wahl des richtigen Metallpulvers für SLM ist entscheidend für die gewünschten mechanischen Eigenschaften, die Oberflächenbeschaffenheit und den Gesamterfolg des gedruckten Teils. Unter den verschiedenen verfügbaren Metallpulvern sticht Aluminium 7075 als beliebte und vielseitige Option für SLM-Anwendungen hervor.
Dieser umfassende Leitfaden taucht tief in die Welt der 7075 Aluminiumpulver für SLMund erforscht seine Eigenschaften, Vorteile und Grenzen sowie die verschiedenen verfügbaren Modelle.
die Zusammensetzung und Eigenschaften von 7075-Aluminium-Pulver
7075-Aluminium ist eine hochfeste Aluminiumlegierung, die in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen anspruchsvollen Anwendungen weit verbreitet ist. Sein außergewöhnliches Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht macht es ideal für leichte und dennoch robuste Komponenten.
Hier finden Sie eine Übersicht über die wichtigsten Komponenten und Eigenschaften von 7075-Aluminiumpulver für SLM:
Zusammensetzung:
- Aluminium (Al): Primärelement, das etwa 90% des Pulvers ausmacht.
- Zink (Zn): Verbessert die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit (etwa 5-6%).
- Magnesium (Mg): Erhöht die Festigkeit und beugt Rissbildung vor (ca. 2-3%).
- Kupfer (Cu): Trägt zur Festigkeit bei und verbessert die Bearbeitbarkeit (etwa 1-2%).
- Geringfügige Elemente: Silizium (Si), Mangan (Mn), Eisen (Fe) und Chrom (Cr) sind in geringeren Mengen vorhanden und beeinflussen die spezifischen Eigenschaften.
Eigenschaften:
- Hohe Festigkeit: Bietet eine ausgezeichnete Zugfestigkeit und Streckgrenze und ist daher für tragende Anwendungen geeignet.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Bietet dank der Anwesenheit von Zink und Magnesium eine angemessene Korrosionsbeständigkeit.
- Leichtes Gewicht: Erheblich leichter als Stahl oder andere Metalle, was bei kritischen Anwendungen Gewichtseinsparungen ermöglicht.
- Schweißeignung: Kann mit geeigneten Techniken geschweißt werden, was die Nachbearbeitung und das Zusammenfügen von gedruckten Teilen ermöglicht.
- Bearbeitbarkeit: Bietet eine gute Bearbeitbarkeit für die Erstellung von Merkmalen und Toleranzen, die mit SLM allein möglicherweise nicht erreicht werden können.
Beliebte 7075 Aluminium-Pulver-Modelle
Die Welt der Metallpulver für SLM ist riesig, und verschiedene Hersteller bieten spezifische Modelle an, die auf die Optimierung verschiedener Aspekte des Druckprozesses zugeschnitten sind. Hier ein genauerer Blick auf zehn prominente 7075-Aluminiumpulver-Modelle:
| Name des Modells | Hersteller | Beschreibung |
|---|---|---|
| AMSL-7075 | EOS GmbH | Ein bewährtes Pulver, das für seine gute Fließfähigkeit und Druckbarkeit bekannt ist und zu Teilen mit hoher Dichte führt. |
| SLM 125 | SLM-Lösungen | Bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit und Duktilität und eignet sich daher für eine breite Palette von Anwendungen. |
| AP7075 | Renishaw plc | Entwickelt für hervorragende Oberflächengüte und Maßgenauigkeit, ideal für Teile, die ein hohes Maß an Ästhetik erfordern. |
| AlSi10Mg | ExOne GmbH | Diese Variante enthält eine kleine Menge Silizium (Si), um die Laserabsorption zu verbessern und möglicherweise die Rissbildung zu verringern. |
| ProLaser 7075 | GE-Zusatzstoff | Hohe Pulverreinheit und enge Partikelgrößenverteilung für gleichmäßige Druckergebnisse. |
| MCP 7075 | Trumpf GmbH + Co. KG | Dieses Pulver wurde für die Verwendung mit Trumpf-Maschinen entwickelt und bietet gute Druckeigenschaften und mechanische Eigenschaften. |
| AEROSPACE 7075 | Sandvik Additive Fertigung | Dieses Pulver wurde speziell für die Luft- und Raumfahrtindustrie entwickelt und zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit aus. |
| SLM 7075 | DMG Mori Co. Ltd. | Eine vielseitige Option, die sich für verschiedene Anwendungen eignet und ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung und Kosten bietet. |
| Element 7075 | Tischler Additive Fertigung | Bekannt für die hervorragende Fließfähigkeit des Pulvers und minimale Spritzer während des Drucks, was zu einem saubereren Druckprozess führt. |
| SLM 7075.M | SLM-Materialien | Dieses Modell zeichnet sich durch eine kugelförmige Morphologie und eine enge Partikelgrößenverteilung aus, die eine optimale Laserkopplung und Druckfähigkeit begünstigt. |
Bitte beachten: Diese Tabelle bietet einen allgemeinen Überblick, wobei die spezifischen Eigenschaften und die Verfügbarkeit je nach Hersteller und Region variieren können. Für detaillierte Informationen sollten Sie unbedingt die technischen Datenblätter der einzelnen Pulvermodelle konsultieren.
Anwendungen von 7075-Aluminiumpulver für SLM
Die außergewöhnlichen Eigenschaften von 7075-Aluminiumpulver für SLM ermöglichen eine Vielzahl von Anwendungen in unterschiedlichen Branchen. Hier sind einige Schlüsselbereiche, in denen 7075-Aluminium in der Welt des SLM glänzt:
- Luft- und Raumfahrt: Das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und die gute Ermüdungsbeständigkeit machen 7075-Aluminium zum idealen Werkstoff für die Herstellung von leichten und dennoch robusten Flugzeugkomponenten wie Halterungen, Gehäusen und Strukturelementen. Stellen Sie sich einen Kampfjet vor, der durch den Himmel fliegt und dessen Tragflächen komplizierte Teile enthalten, die additiv aus 7075-Aluminium hergestellt werden, um wertvolles Gewicht zu sparen, ohne an Festigkeit einzubüßen.
- Automobilindustrie: Die Automobilindustrie drängt ständig auf leichtere Fahrzeuge, um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern. 7075 Aluminium SLM findet Anwendung bei der Herstellung von Komponenten wie Aufhängungsteilen, Bremssätteln und sogar komplizierten Motorkomponenten. Stellen Sie sich ein schnittiges Elektroauto vor, das über die Autobahn fährt und dessen leichtes Chassis mit additiv gefertigten Teilen aus 7075-Aluminium zu einer größeren Reichweite beiträgt.
- Robotik: Roboter benötigen starke und leichte Komponenten für präzise Bewegungen. 7075 Aluminium SLM wird für die Herstellung von Roboterarmen, Greifern und anderen komplizierten Teilen verwendet, die die Geschicklichkeit und Effizienz eines Roboters verbessern. Stellen Sie sich einen Roboterarm in einer Fabrik vor, dessen metallische Finger, die additiv aus 7075 Aluminium hergestellt werden, komplexe Produkte mit unübertroffener Präzision zusammensetzen.
- Medizinische Geräte: Die Biokompatibilität von Aluminium in Verbindung mit seiner Festigkeit und Bearbeitbarkeit macht 7075 Aluminium SLM für bestimmte medizinische Implantate und Geräte geeignet. Stellen Sie sich eine Beinprothese vor, deren innere Komponenten additiv aus 7075-Aluminium gefertigt sind und eine robuste und leichte Struktur bieten, die einen aktiven Lebensstil unterstützt.
- Verteidigung: Militärische Anwendungen erfordern oft starke und korrosionsbeständige Materialien. 7075 Aluminium SLM wird für die Herstellung von Komponenten für Schusswaffen, Militärfahrzeuge und andere Verteidigungsausrüstung verwendet. Stellen Sie sich einen Soldaten auf dem Schlachtfeld vor, der eine Schusswaffe in der Hand hält, deren leichte und widerstandsfähige Teile additiv aus 7075-Aluminium gefertigt wurden, was einen taktischen Vorteil darstellt.
Neben diesen Kernanwendungen findet das SLM-Verfahren für 7075-Aluminium seinen Weg in verschiedene andere Bereiche, darunter:
- Unterhaltungselektronik: Für leichte und robuste Komponenten wie Kühlkörper und Strukturelemente.
- Öl und Gas: Zur Herstellung korrosionsbeständiger Teile für Bohrgeräte und Bohrlochanwendungen.
- Schifffahrt: Für Komponenten, die im Schiffbau und bei maritimen Anwendungen eingesetzt werden und ein ausgewogenes Verhältnis von Festigkeit und Gewicht erfordern.
Die Vielseitigkeit von 7075 Aluminiumpulver für SLM macht es zu einem wertvollen Werkzeug für Ingenieure und Designer, um die Grenzen der Innovation in verschiedenen Branchen zu erweitern.
die Vorteile von 7075-Aluminiumpulver für SLM
Es gibt zwar zahlreiche Metallpulver für SLM, aber 7075-Aluminium zeichnet sich durch eine Reihe einzigartiger Vorteile aus:
- Hohe Festigkeit: Bietet eine außergewöhnliche Zug- und Streckgrenze, die die Herstellung von robusten Teilen für anspruchsvolle Anwendungen ermöglicht. Im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen, die beim SLM verwendet werden, bietet 7075 einen erheblichen Festigkeitsvorteil.
- Leichtes Gewicht: SLM-Teile aus 7075-Aluminium sind wesentlich leichter als Stahl oder andere Metalle und tragen zur Gewichtsreduzierung in kritischen Anwendungen bei. Stellen Sie sich einen Flugzeugflügel vor - jedes eingesparte Gramm bedeutet eine verbesserte Treibstoffeffizienz und eine größere Flugreichweite.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Das Vorhandensein von Zink und Magnesium sorgt für einen angemessenen Korrosionsschutz, so dass es sich für verschiedene Umgebungen eignet. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen wie Schiffskomponenten oder Teile, die rauen Wetterbedingungen ausgesetzt sind.
- Schweißeignung: Kann mit geeigneten Techniken geschweißt werden, was die Nachbearbeitung und das Zusammenfügen von gedruckten Teilen ermöglicht. Diese Flexibilität ist wertvoll für die Schaffung komplexer Strukturen oder die Reparatur von Fehlern in gedruckten Teilen.
- Bearbeitbarkeit: Bietet eine gute Bearbeitbarkeit und ermöglicht die Erstellung von Merkmalen und Toleranzen, die mit SLM allein möglicherweise nicht erreicht werden können. Dies ermöglicht eine Feinabstimmung der endgültigen Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit der gedruckten Teile.
- Bewährtes Material: 7075 Aluminium ist ein gut verstandener und weit verbreiteter Werkstoff, für den Ingenieure und Konstrukteure über umfangreiche Daten und Erfahrungen verfügen. Diese bewährte Erfolgsbilanz schafft Vertrauen, wenn 7075 Aluminium SLM in Projekte integriert wird.
Diese Vorteile machen 7075-Aluminiumpulver für SLM zu einer überzeugenden Wahl für ein breites Spektrum von Anwendungen, von Hochleistungskomponenten für die Luft- und Raumfahrt bis hin zu leichter Unterhaltungselektronik.
die Grenzen der 7075 Aluminium-Pulver für SLM
Trotz seiner zahlreichen Vorteile gibt es bei 7075-Aluminiumpulver für das SLM-Verfahren einige Einschränkungen zu beachten:
- Anfälligkeit für Rissbildung: Die hohe Festigkeit von Aluminium 7075 kann dazu führen, dass es während des SLM-Verfahrens anfälliger für Risse ist als einige andere Aluminiumlegierungen. Dies liegt daran, dass die schnellen Heiz- und Abkühlzyklen beim SLM-Verfahren zu Eigenspannungen im gedruckten Teil führen können. Diese Spannungen können zu Rissen führen, wenn sie nicht durch optimierte Druckparameter und Nachbearbeitungstechniken wirksam bekämpft werden.
- Höhere Anforderungen an die Laserleistung: Im Vergleich zu einigen anderen Metallpulvern erfordert 7075-Aluminium aufgrund seines höheren Schmelzpunkts eine höhere Laserleistung für ein effektives Schmelzen. Dies kann zu einem höheren Energieverbrauch und potenziell höheren Betriebskosten für SLM-Maschinen führen.
- Oberflächenrauhigkeit: SLM-gedruckte Teile aus Aluminium 7075 können im Vergleich zu einigen anderen Materialien eine etwas rauere Oberfläche aufweisen. Nachbearbeitungstechniken wie die maschinelle Bearbeitung können die Oberflächengüte zwar verbessern, aber es ist wichtig, die zusätzlich erforderlichen Bearbeitungsschritte zu berücksichtigen.
- Kosten: Obwohl 7075-Aluminium nicht das teuerste Metallpulver für SLM ist, kann es im Vergleich zu einigen anderen häufig verwendeten Aluminiumlegierungen teurer sein. Dieser Kostenfaktor muss gegen die Leistungsvorteile, die es für die jeweilige Anwendung bietet, abgewogen werden.
Das Verständnis dieser Einschränkungen ermöglicht es den Anwendern, fundierte Entscheidungen darüber zu treffen, ob 7075-Aluminiumpulver die optimale Wahl für ihr SLM-Projekt ist. Durch eine sorgfältige Prüfung der Anwendungsanforderungen und den Einsatz geeigneter Druckstrategien können diese Einschränkungen in erheblichem Maße gemildert werden.
Spezifikationen, Größen, Güteklassen und Normen
Die Auswahl des am besten geeigneten 7075-Aluminiumpulvermodells für Ihr SLM-Projekt erfordert ein klares Verständnis der verfügbaren Spezifikationen, Größen, Güten und relevanten Normen.
Wichtige Spezifikationen:
- Partikelgrößenverteilung: Dies bezieht sich auf den Größenbereich der Pulverpartikel. Eine enge Partikelgrößenverteilung fördert die optimale Fließfähigkeit des Pulvers und führt zu gleichmäßigeren Druckergebnissen.
- Sphärizität: Die idealen Pulverpartikel haben eine kugelförmige Form. Dies gewährleistet eine gute Packungsdichte und minimiert Hohlräume innerhalb des gedruckten Teils, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt.
- Fließfähigkeit: Die Fließfähigkeit des Pulvers ist entscheidend für eine gleichmäßige Schichtabscheidung während des SLM-Prozesses. Eine gute Fließfähigkeit minimiert das Risiko von Förderproblemen und gewährleistet eine gleichbleibende Druckqualität.
- Sauerstoffgehalt: Ein niedriger Sauerstoffgehalt im Pulver ist wichtig, um eine Oxidation während des Laserschmelzprozesses zu verhindern, die sich negativ auf die mechanischen Eigenschaften des gedruckten Teils auswirken kann.
Verfügbare Größen:
7075-Aluminiumpulver für das SLM-Verfahren wird in der Regel in einer Reihe von Partikelgrößen angeboten, in der Regel zwischen 15 und 50 Mikron. Welche Größe gewählt wird, hängt von der gewünschten Oberflächengüte, den mechanischen Eigenschaften und den Möglichkeiten der verwendeten SLM-Maschine ab.
Noten:
Je nach Hersteller sind verschiedene Qualitäten von 7075-Aluminiumpulver erhältlich. Diese Sorten können sich in ihrer chemischen Zusammensetzung, insbesondere im Gehalt an Spurenelementen, unterscheiden. Die gewählte Sorte kann Faktoren wie Druckbarkeit, mechanische Eigenschaften und Nachbearbeitungsanforderungen beeinflussen.
Normen:
Metallpulver für SLM unterliegen verschiedenen Industrienormen, die eine gleichbleibende Qualität und Leistung gewährleisten. Zu den gängigen Normen für 7075-Aluminiumpulver gehören ASTM B294 und EN AC43607. Die Verwendung von Pulvern, die diesen Normen entsprechen, trägt dazu bei, vorhersehbare Druckergebnisse und eine zuverlässige Teilequalität zu gewährleisten.
Durch sorgfältige Abwägung dieser Faktoren können Anwender das 7075-Aluminiumpulvermodell auswählen, das am besten auf die spezifischen Anforderungen ihres SLM-Projekts abgestimmt ist. Die Beratung durch den Pulverlieferanten und die technischen Datenblätter der einzelnen Pulvermodelle sind entscheidend für eine fundierte Entscheidung.
Vergleich der Vor- und Nachteile von 7075-Aluminiumpulver für SLM
Um eine fundierte Entscheidung zu treffen, ist es wichtig, die Vor- und Nachteile von 7075-Aluminiumpulver für SLM abzuwägen:
Vorteile:
- Hohe Festigkeit: Bietet außergewöhnliche Festigkeit für anspruchsvolle Anwendungen.
- Leichtes Gewicht: Erhebliche Gewichtsreduzierung im Vergleich zu anderen Metallen.
- Gute Korrosionsbeständigkeit: Bietet ausreichenden Schutz gegen Korrosion.
- Schweißeignung: Ermöglicht die Nachbearbeitung und das Zusammenfügen von gedruckten Teilen.
- Bearbeitbarkeit: Ermöglicht die Erstellung komplizierter Merkmale und eine verbesserte Oberflächengüte.
- Bewährtes Material: Gut erforschtes Material mit umfangreichen Daten verfügbar.
Nachteile:
- Anfälligkeit für Rissbildung: Erfordert eine sorgfältige Optimierung der Druckparameter, um das Risiko der Rissbildung zu minimieren.
- Höhere Anforderungen an die Laserleistung: Kann den Energieverbrauch beim Drucken erhöhen.
- Oberflächenrauhigkeit: Kann im Vergleich zu anderen Materialien eine etwas rauere Oberfläche aufweisen.
- Kosten: Kann teurer sein als einige andere üblicherweise verwendete Aluminiumlegierungen.
Kosten und Lieferanten von 7075 Aluminium-Pulver für SLM
Die Kosten für 705-Aluminiumpulver für SLM können von mehreren Faktoren abhängen, darunter
- Pulver Modell: Die spezifischen Merkmale und Eigenschaften der verschiedenen Modelle können den Preis beeinflussen. Pulver mit engerer Partikelgrößenverteilung oder höherer Reinheit können einen Aufpreis erfordern.
- Hersteller: Der Ruf der Marke und die Erfolgsbilanz können die Preisgestaltung beeinflussen.
- Menge: Bei Großeinkäufen sind die Kosten pro Einheit in der Regel niedriger als bei kleineren Mengen.
- Standort: Der geografische Standort und die Dynamik der regionalen Lieferkette können die Preisgestaltung beeinflussen.
Aufgrund dieser schwankenden Faktoren ist es zwar schwierig, konkrete Preise zu nennen, aber hier ist eine allgemeine Spanne, um ein Gefühl für die Größenordnung zu vermitteln:
- Preisspanne: Die Kosten für 7075-Aluminiumpulver für SLM liegen normalerweise zwischen $50 und $200 pro Kilogramm.
In der folgenden Tabelle finden Sie einige wichtige Lieferanten von 7075-Aluminiumpulver für SLM:
| Anbieter | Website |
|---|---|
| EOS GmbH | https://www.eos.info/en-us/about-us/locations-worldwide |
| SLM Solutions GmbH | https://nikon-slm-solutions.com/ |
| Renishaw plc | https://www.renishaw.com/en/energy–39161 |
| ExOne GmbH | https://www.exone.com/ |
| GE-Zusatzstoff | https://www.ge.com/additive/ |
| Trumpf GmbH + Co. KG | https://www.trumpf.com/ |
| Sandvik Additive Fertigung | https://www.additive.sandvik/en/ |
| DMG Mori Co. Ltd. | https://www.dmgmori.co.jp/en/ |
| Tischler Additive Fertigung | https://ir.carpentertechnology.com/overview/default.aspx |
| SLM-Materialien | https://www.slm-solutions.com/company/about-us/ |
Es wird dringend empfohlen, sich für aktuelle Preis- und Verfügbarkeitsinformationen direkt an diese Lieferanten zu wenden. Darüber hinaus bieten einige Online-Marktplätze und Metallpulver-Händler möglicherweise 7075-Aluminiumpulver für SLM an. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass diese Anbieter qualitativ hochwertige Pulver mit entsprechenden Zertifizierungen anbieten, um erfolgreiche Druckergebnisse zu garantieren.
FAQ
Hier finden Sie einige häufig gestellte Fragen (FAQ) zu 7075 Aluminiumpulver für SLM:
F: Was sind die typischen Anwendungen von 7075-Aluminiumpulver für SLM?
A: 7075-Aluminiumpulver für SLM findet in verschiedenen Branchen Anwendung, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Robotik, medizinische Geräte und Verteidigung. Es eignet sich besonders für Anwendungen, die ein Gleichgewicht zwischen hoher Festigkeit, Leichtbau und guter Korrosionsbeständigkeit erfordern.
F: Kann 7075-Aluminiumpulver für SLM nachbearbeitet werden?
A: Ja, 7075-Aluminiumteile, die mit SLM gedruckt wurden, können mit Techniken wie Wärmebehandlung, Bearbeitung und Oberflächenveredelung nachbearbeitet werden. Diese Verfahren können die mechanischen Eigenschaften, die Maßhaltigkeit und die Oberflächenästhetik der gedruckten Teile weiter verbessern.
F: Wie verhält sich 7075 Aluminiumpulver für SLM im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen, die beim SLM verwendet werden?
A: 7075-Aluminium bietet eine höhere Festigkeit als einige andere üblicherweise für das SLM verwendete Aluminiumlegierungen. Es kann jedoch anfälliger für Risse sein und erfordert eine höhere Laserleistung zum Schmelzen. Die Wahl zwischen verschiedenen Aluminiumlegierungen hängt von den spezifischen Anwendungsanforderungen und den gewünschten Eigenschaften ab.
F: Welche Sicherheitsvorkehrungen sollten bei der Handhabung von 7075-Aluminiumpulver für SLM getroffen werden?
A: 7075-Aluminiumpulver kann entflammbar sein und die Gefahr des Einatmens bergen. Beim Umgang mit diesem Pulver ist es wichtig, die richtigen Sicherheitsprotokolle zu befolgen, einschließlich der Verwendung geeigneter persönlicher Schutzausrüstung (PSA) wie Handschuhe, Atemschutzmasken und Schutzbrillen. Darüber hinaus sind in der SLM-Druckumgebung eine ordnungsgemäße Belüftung und hauswirtschaftliche Maßnahmen unerlässlich.
