アルミニウム合金 (または、より知的な同僚が言うように「アルミニウム」) は、ちょっとした疑問符です。 強力で軽量な部品が必要な分野で作業している場合は、比強度の高い金属合金、つまりチタンなどの密度に対する強度の比率が優れた金属合金があります。 熱管理を探している場合は、銅合金など、熱伝達係数が優れた合金が確かにあります。 最小密度またはより高いガルバニック電位を目指している場合は、マグネシウム合金が最適です。 これらすべてにもかかわらず、アルミニウム合金は、日常生活で遭遇する最も一般的な合金の XNUMX つであり、これには本当に正当な理由があります。アルミニウム合金は、コスト、パフォーマンス、そして製造可能性。
これらの同じトレードオフが、金属 3D プリント、特にレーザー パウダー ベッド フュージョン (LPBF) に関して、アルミニウムの初期の開発の多くを推進しました。 アルミニウム合金は一般に、鋳造合金または鍛造合金のいずれかに分類されます。プリント アルミニウムの最初の成功の多くは、鋳造合金によるものでした。 鍛造合金は、要求の厳しい用途、特に 2024、6061、または 7075 などの合金が多く使用される航空宇宙で望ましい場合がありますが、これらの高強度合金は溶接性が低いという欠点があります。 溶接可能な航空宇宙グレードの合金と考えられている 6061 でさえ、レーザー粉末床融合にはあまり適していません。 LPBF は最も基本的なレベルの溶接プロセスであるため、どのようにこれが当てはまるのでしょうか? ここでは、「溶接性」が主要な基準ではなく、「自己溶接性」であることがわかります。
自生溶接性は口では言い表せませんが、実際には、合金が溶加材なしで溶接可能であることを示す方法にすぎません。 これは、通常の溶接アプリケーションではそれほど問題にはなりませんが、LPBF プリンターのパウダー ベッドは単一の材料であるため、プロセスに「フィラー」を入れる優れた方法はありません。 このため、自己溶接できない合金は問題を引き起こす可能性があり、これらの多くの場合、印刷中に亀裂が生じる傾向があります。
それで、それは鋳造合金でした！ アルミニウムの印刷における最初の成功の一部は、12% シリコンの合金である AlSi12 で実現しました。 これは、アルミニウム合金の Si のかなりの量ですが、Si は flowメルトプールの能力、およびメルトプールが凝固するにつれて収縮量を減少させることもできます。 そういう意味ではシリコンは多ければ多いほどいい！ しかし、機械的特性という意味では、シリコン含有量が高いことは良いことではありません。
次のステップは当然のことでした。合金中のシリコンの割合を 12% から 10% に減らし、強度を上げるためにマグネシウムを追加しました。 結果はAlSiでした10インサイダーからは愛情を込めて「alsitenmag」として知られている Mg。
ただし、マグネシウムを追加しても、AlSi10Mg は理想的な停止点ではありませんでした。 それを使って印刷された部品は、最終的なアプリケーションの機械的要件の多くをまだ満たしていませんでした. この印刷された合金は伸びが低くなる傾向があり、これはかなり重要です。伸びが高いほど、材料はより強靭になります。 この欠点があっても、多くの人はここで立ち止まり、実際に探していたものではなかったとしても、受け入れられるものとして「alsitenmag」に落ち着きました。
より強力に、さらに安全に
印刷に適した候補となるアプリケーションの大部分は、もともと最も広く使用されている鋳造アルミニウム合金の 356 つである A357 の鋳造でした。 軽量で耐腐食性に優れています。 機械的特性をさらに押し上げるには、マグネシウムを追加することができます。これにより、A357 が得られます。この合金は、熱処理により特性を向上させることができますが、鋳造が少し難しくなります。 これは LPBF の理想的な候補かもしれませんが、落とし穴があります。A0.04 には 0.07 ～ XNUMX% のベリリウムも含まれています。ベリリウムは人間にとって最も有毒な金属の XNUMX つです。 特に粉体の取り扱いや後処理中に吸入された場合に発生する可能性があります。 AMには理想的ではありません…
幸いなことに、合金からベリリウムを除去することができ、その結果が F357 (F はベリリウムなしの F と考えてください) になります。
F357 は軽量で、優れた溶接性を提供し、陽極酸化が可能で、耐食性が高く、幅広い温度に耐性があります。 これは、多くの航空宇宙およびハイエンド モータースポーツ アプリケーションで見られる、薄肉で複雑な構造を持つ AM 部品の優れた候補です。
Velo3D では、F357 アルミニウム合金を当社の Sapphire 過去 XNUMX 年ほどの AM システム、パートナーとの緊密な連携 PWR & Duncan Machine Products. 他の多くの AM 機器メーカーも同様にこの材料を調査していますが、この材料を使用した結果が可能な限り最高の品質であることを保証するために私たちが何をしているのかを説明したいと思います.
どのようにVELO3D 飼いならされた aluminum F357
3 つには、Velo357D テクノロジーは、特に私たちがよく知られている低角度で、より優れた表面仕上げを生み出します。 FXNUMX が使用されているアプリケーションの多くは高応力環境で使用されているため、これは重要です。当社の優れた表面仕上げには、優れた耐食性と優れた疲労寿命という XNUMX つの重要な利点があります。
当社の技術が役立つもう 357 つの問題は、FXNUMX で発生する可能性があるホット ティアリング欠陥を回避することです。これは、シリコン含有量が減少すると冷却時に亀裂が生じる可能性があるためです。 当社のパラメーター セットと忠実度の高いレーザー コントロールは、この潜在的な問題に対処するために特別に調整されています。
湿度は、アルミニウムで印刷するときに遭遇する可能性が高いもう XNUMX つの問題です。 パウダーはしばしば「粘着性」が高く、特に従来の「除雪機」リコーター システムでは凝集する傾向があります。 アルミニウム粉末は優れた乾燥剤であり、水分はすぐに粒子の表面に吸着します。 ビルド チャンバー内の湿度が上昇すると、アルミニウム パウダーが拡散しにくくなり、多くの場合、ビルド キル パウダー ベッドの欠陥につながる可能性があります。 当社の非接触リコーターは、このような問題を完全に回避します。もちろん、非常に密閉されたビルド チャンバーは、酸素と湿度のレベルを競合他社のほとんどよりもはるかに低く維持し、ビルド中は常に両方をアクティブに制御します。
F357 と Velo3D 金属添加剤システムの機能の組み合わせは、AlSi よりも大きな利点があります。10Mg と従来の金属 AM を組み合わせることで、これまで回避できなかったエンジニアリング上の妥協を排除できます。 私たちはあらゆる種類の課題を私たちの技術で解決するのが大好きです。そのため、アルミニウム パーツを使用して独自の目標を視覚化し、実現する方法を教えてください。
