اخیراً تلاش های تحقیق و توسعه قابل توجهی در آلیاژهای آلومینیوم صورت گرفته است. در روزهای اولیه AM، مهندسان در کار با آلومینیوم با چالش هایی روبرو بودند اما همه چیز تغییر کرده است. آلومینیوم جدید با کارایی بالا به طور خاص برای فرآیندهای پرینت سه بعدی ساخته شده است، اما ویژگی های سنتی را که امروزه تولید کنندگان به آن نیاز دارند را نشان می دهد.
با این حال، بسیاری از آلیاژهای آلومینیوم فعلی برای پرینت سه بعدی، آلیاژهای ریخته گری ساده هستند، مانند AlSi10Mg و A357. این آلیاژهای آلومینیوم به خصوص قوی نیستند و نمی توانند دماهای بالا را مدیریت کنند، اما خواص مکانیکی آنها برای طیف گسترده ای از کاربردها مناسب است و مواد “جوش پذیر” هستند و بنابراین می توانند در پرینت سه بعدی بدون ترک استفاده شوند. خواص این مواد ممکن است تمام آن چیزی باشد که برخی از شرکت ها در پرینت سه بعدی فلزی به دنبال آن هستند، اما برخی دیگر، به ویژه هوافضا و ساخت پیشرفته، به موارد بیشتری نیاز دارند.
آنچه امروز هیجان انگیز است این است که برخی از استارت آپ های جدید با تکنیک های اتمیزه سازی اختصاصی برای تولید پودر آلیاژ آلومینیوم با کارایی بالا به طور خاص برای پرینت سه بعدی وارد شده اند. در واقع، بسیاری از شرکت ها سخت کار می کنند تا ترکیبات جدیدتر را به بازار بیاورند. فهرست مواد فلزی «قابل پرینت» در سه سال گذشته دو برابر شده است و به طور چشمگیری تعداد کاربردهای احتمالی را که کاربران می توانند از تولید افزودنی استفاده کنند، افزایش داده است.
برخی شرکت های ارائه دهنده آلومینیوم های آلیاژی
چندین شرکت راه حل ارائه می دهند. برای مثال، Elementum 3D فناوری نانوذراتی را توسعه داده است که باعث میشود جوش پذیری مواد مانند ۶۰۶۱ در پرینت سه بعدی کاربردی باشد. شرکت دیگری به نام Constellium با دو آلیاژ جدید CP1 و HT1 به بازار آمده است که خواص بهتر و دمای بالا را ارائه می دهند. این نوع نوآوری ها کاربردهای کاملاً جدیدی را برای آلومینیوم باز خواهند کرد. متالورژی پودر Gränges اخیراً پودر با استحکام بالا AlSi35 خود را با نام تجاری AM S220 در خط تولید DISPAL خود منتشر کرده است.
همانطور که نمونه پودر تازه منتشر شده Al2139 EOS نشان می دهد، OEM ها نیز به نوآوری در این زمینه ادامه می دهند. عملکرد فوق العاده ای را در معرض حرارت تا ۲۰۰ درجه سانتیگراد و استحکام کششی حدود ۵۰۰ مگاپاسکال در عملیات حرارتی از خود نشان می دهد.
آلیاژهای آلومینیوم برای تولید مواد افزودنی
در حالی که انواع مختلفی از آلیاژهای آلومینیوم در بازار وجود دارد، در اینجا برخی از رایجترین آلیاژهای مورد استفاده در AM آورده می شود.
AISi10Mg رایج ترین آلیاژ آلومینیوم است و دارای استحکام جامد، سختی و خواص دینامیکی است. وزن سبک آن همچنین از خواص حرارتی خوبی پشتیبانی می کند و قابلیت ساخت قوی برای استفاده در هندسه های چالش برانگیز دارد. موارد استفاده شامل محفظه، کانال کشی، قطعات موتور و ابزار تولید می باشد.
F357 (با نام مستعار ALSi7Mg) برای اجزای ساختاری که به استحکام بالایی نیاز دارند استفاده می شود. در حالی که سبک وزن و مقاوم در برابر خوردگی است، ظرفیت تحمل بار دینامیکی بالایی نیز دارد. کاربردهای معمولی شامل صنایع هوافضا، دفاع و خودروسازی است.
AlSi7Mg0 آلومینیوم، سیلیکون و مقدار کمی منیزیم را ترکیب می کند تا یک ماده بسیار بادوام و سبک وزن ایجاد کند. این کار برای اجسام ظریف و هندسه های پیچیده مناسب است. در کاربردهایی که به نسبت استحکام/ جرم و همچنین خواص حرارتی خوب نیاز دارند استفاده می شود.
Al 6061 & Al 7075. سازندگان پرینت بعدی با استفاده از ۶۰۶۱ و ۷۰۷۵ که قبلاً تصور می شد برای فرآیند AM مناسب نیستند، شروع به موفقیت در پرینت کرده اند.
آلیاژهای سری ۶۰۰۰ دارای ویژگی هایی هستند که آنها را به یکی از محبوب ترین تولیدات سنتی قطعات الکتریکی یا الکترونیکی تبدیل می کند. آنها انعطاف پذیر با هدایت حرارتی بالا، هدایت الکتریکی و مقاوم در برابر خوردگی هستند. ۶۰۶۱ یک آلومینیوم سخت شده است که حاوی منیزیم و سیلیکون است.
پودرهای آلیاژی سری ۷۰۰۰ دارای محتوای روی بالا هستند که به دلیل خواص مکانیکی عالی برای استحکام بالاتر شناخته شده و قابل عملیات حرارتی هستند. ۷۰۷۵ بیشتر در قطعات سازه ای با تنش بالا مانند قطعات هواپیما استفاده می شود. این آلومینیوم از بسیاری از فولادهای سازه ای رایج قوی تر است.
