Aluminium ist eines der am häufigsten verwendeten Metalle in der industriellen Produktion, insbesondere in der additiven Fertigung. Es ist eine hochfeste, leichte Metalllegierung mit einer idealen Kombination aus mechanischen und thermischen Eigenschaften. Unternehmen, die sich mit der Materialentwicklung, insbesondere für die additive Fertigung, beschäftigen, bieten verschiedene Aluminiumlegierungen für den Metall-3D-Druck an.
Um die Eigenschaften dieses Metalls und seine Vorteile für 3D Druckkomponenten besser zu verstehen, wird der TCT Editor Sie in diesem Artikel ausführlich untersuchen.
Aluminium (Al) hat eine Ordnungszahl von 13 und ist ein chemisches Element, das überall in der Erdkruste zu finden ist. Es ist ein nicht ferromagnetisches Metall, das nicht durch ein Magnetfeld magnetisiert werden kann. Viele Aluminiumlegierungen, die für die additive Fertigung verwendet werden können, bestehen aus einer Kombination aus Metall- und Metalloidelementen, einschließlich Aluminium, Silizium, Magnesium oder Kupfer. Zu den beliebtesten Aluminiumlegierungen gehören:
AlSi7Mg - Aluminium und Magnesiumlegierungen mit Silizium (7%)
AlSi10Mg - Silizium, das Aluminiumlegierung (10%) und Magnesiumlegierung enthält
AlSi12- Aluminiumlegierung mit Silizium (12 %)
AlSi9Cu3- Aluminium mit Siliziumlegierung (9 %) und Kupfer (3 %)
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Aluminium ist nicht nur ein Leichtmetall mit niedrigem Schmelzpunkt, sondern auch ein sehr guter elektrischer und thermischer Leiter. Die industrielle Verwendung von Aluminium macht es zu einem der wichtigsten Materialien in Bezug auf Menge und Nutzung. Wie wird dieses Metall in der additiven Fertigung eingesetzt?
Es gibt viele verschiedene Methoden für die Herstellung von 3D gedruckten Komponenten mit Aluminiumlegierung. Eine der häufigsten Techniken in der additiven Metallherstellung ist die Laser Powder Bed Fusion (LPBF), bei der die Metallschicht, die auf dem Pulverbett liegt, Punkt für Punkt mit Laser geschmolzen wird. Das gleiche gilt für die EBM-Technologie (Elektronenstrahl-Schmelzen), aber der Unterschied ist, dass seine Energiequelle eher ein Elektronenstrahl als ein Laser ist.
Neben diesen beiden Methoden gibt es noch andere Verfahren zur Metallherstellung, die auch Aluminium für den Druck verwenden können, wie das Aufsprühen von Klebstoffen, das Kaltschmelzen von Metallen (CMF) und die additive Fertigung von Drahtbogen (WAAM). Darüber hinaus haben wir auch festgestellt, dass die FDM-Technologie zwar relativ geringe Anwendungen für Aluminium hat, aber hauptsächlich Kunststoffdraht verwendet. Einige Unternehmen haben jedoch Lösungen entwickelt, die mit dieser Technologie kompatibel sind, um verschleißfeste Teile herzustellen.
Im Vergleich zu anderen Metallen haben Aluminium 3D Druckkomponenten viele vor- und Nachteile. Aluminium ist unter ihnen ein Hochleistungswerkstoff mit interessanten mechanischen und chemischen Eigenschaften. Neben der Herstellung komplexer geometrischer Strukturen verfügt es auch über ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Witterungsbeständigkeit. Aluminium 3D gedruckte Bauteile sind jedoch nicht so starr wie Stahlteile. Und im Gegensatz zu Titan ist Aluminium kein biokompatibles Metall, daher ist es keine ideale Wahl für den Einsatz im medizinischen Bereich.
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Unabhängig vom verwendeten Verfahren können gedruckte Bauteile der Aluminiumlegierung 3D interessante Eigenschaften für viele Branchen bieten. Neben einer guten chemischen Beständigkeit und einem geringen Gewicht ist die Aluminiumlegierung auch eines der Metalle mit dem besten Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht unter allen Metallen. Mit der kontinuierlichen und tiefgreifenden Entwicklung von Industriefeldern steigt auch die Nachfrage nach Materialeigenschaften in verschiedenen Branchen wie der Luft- und Raumfahrt- und der Automobilherstellung rasant.
In der Automobilindustrie verwendet 3D bedruckte Aluminiumkolben für das Flaggschiff Modell GT2 RS. Der Einsatz von Metall additive Fertigungstechnologie ermöglicht es dem Unternehmen, bis zu 30 PS Leistung von einem 700 PS Twin Turboaufladung Motor zu erhalten, während die Effizienz und Leistung des Autos zu verbessern. Um eine höhere Verkehrssicherheit zu gewährleisten, druckt Mercedes Benz inzwischen Aluminium-Ersatzteile für seine Lkw- und Pkw-Produktionslinien.
2021 kündigte Ford an, 3D 200000 Aluminiumlegierungsteile jährlich zu drucken. Damals entwickelte Ford Komponenten, die für die vollständige Produktion von Ford's "sehr beliebte Modelle" verwendet werden würden. Die Einzelheiten der 3D zu serienproduzierenden Druckteile wurden nicht bekannt gegeben, es kann jedoch bestätigt werden, dass sie mit der Klebstoff-Spray-3D-Drucktechnologie hergestellt werden.
Das anspruchsvolle Metallpulver, das Ford für Bindereinspritzung und Sintern verwendet, ist Aluminium 6061. Diese Entwicklung ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen Ford-Ingenieuren und Materialwissenschaftlern sowie ExOne, einem Anbieter von Klebstoff-Spritztechnik. Die Bedeutung des erfolgreichen Aluminiumeinbaus bei der 3D-Druck-Produktion von Automobilteilen ist signifikant: Der Übergang von traditionellen Fertigungsprozessen zu 3D Druckverfahren wird das Design vereinfachen, um Gewicht zu reduzieren, Platz zu sparen, die Teileleistung zu verbessern und Kosten und Zeit zu sparen.
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Auch die Luft- und Raumfahrtindustrie ist nicht bereit, mit der Drucktechnologie Aluminium 3D in ihrem Geschäft zurückzufallen. So führte das Marshall Space Flight Center der NASA thermische Tests an einer 3D-Druckdüse durch, die in Zusammenarbeit mit dem Start-up-Unternehmen Elementum 3D entwickelt wurde und eine neue Aluminiumlegierung 6061-RAM2 verwendet, die von Elementum 3D entwickelt wurde und großen Temperaturgradienten standhält. Diese Art von Düse ist leichter als herkömmliche Düsen und legt den Grundstein für eine Tiefraumfahrt, die mehr Nutzlast tragen kann.
Laut TCT, das Forschungsteam um Wu Xinhua, der Gründer von Beifeng Technology (2024 TCT Standnummer: 7F50) und Akademiker der Australian Academy of Engineering, hat erfolgreich entwickelt, eine Hochtemperatur-und hochfesten 3D Druck spezifischen Aluminium-Legierung Material mit dem Markennamen GA570, die sofort großes Lob und Aufmerksamkeit von vielen Luftfahrtgiganten wie General Motors, Boeing, Thor, Safran und andere. Die Festigkeit von GA570 Material hat das höchste Niveau unter den Aluminium-Legierungsmaterialien erreicht, die derzeit für den Druck 3D verfügbar sind, mit einer stabilen Zugfestigkeit von über 570MPa und einer Dehnungsrate von über 12%. Die vorbereiteten Luftfahrtkomponenten haben den Stabilitätstest bei einer hohen Temperatur von 250 ºC für 5000 Stunden bestanden, was der Anforderung von 25 Jahren konventionellem Motorenbetrieb entspricht.
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Heute engagieren sich viele Unternehmen für die Entwicklung von Aluminiumpulver. Unter anderem Zhongti New Materials (2024 TCT Standnummer: 8E62) und Anhui University of Engineering entwickeln gemeinsam kostengünstige und hochfeste Al CE-Aluminiumlegierungen, die die Festigkeit und Plastizität von Legierungen verbessern, Und ihre Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Bereichen zu erweitern, neue theoretische Grundlagen und praktische Anleitungen für die innovative Anwendung von Leichtbaumaterialien zu schaffen und technologische Innovationen im Bereich des Metall-3D-Drucks zu fördern.
Und es ist erwähnenswert, dass 3D Druckmaschinenhersteller EOS (2024 TCT Standnummer: 8E30) offiziell eingeführt, die hochfeste eloxierte Aluminiumlegierung Aluminium Al5X1 für den industriellen 3D Druck in diesem Jahr, und begann mit der Lieferung im November. Im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen mit ähnlichen Festigkeits- und Dehnungseigenschaften hat diese Aluminiumlegierung wettbewerbsfähigere Kosten. EOS Aluminium Al5X1 verfügt über hervorragende Leistung und Materialeigenschaften, die hohe Festigkeit und Dehnung kombinieren.
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EOS Aluminium Al5X1
Mit der kontinuierlichen Forschung und Entwicklung der Werkstofftechnologie werden Hochleistungswerkstoffe in der Entwicklung der Luft- und Raumfahrttechnik ständig weiterentwickelt. Die Entstehung neuer Materialien treibt die traditionelle Werkstofftechnologie ständig voran. Aluminiumwerkstoffe stehen vor großen Herausforderungen in Bezug auf Leistung und Spezifikationen, da Aluminiumlegierungen stärker, leichter, zuverlässiger und langlebiger sein müssen. Sie sollten eine hohe Leistung in extremen Umgebungen, hohe Festigkeit, Zähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Ermüdungsbeständigkeit, Und geringe Restspannung nach der Verarbeitung als Hochleistungswerkstoffe mit großer Spezifikation. TCT ist auch der Ansicht, dass die Entwicklungsperspektiven des 3D Bedruckens von Aluminiumlegierungen vielversprechend sind, insbesondere in den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Industrie.
Geprüfter Lieferant 
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