3Dプリントにおける粉末の粘稠度の重要性

3Dプリントにおける粉末の粘稠度の重要性
出典: 積層造形技術フロンティア

金属印刷は自動車、航空宇宙、エネルギー、工業、医療の分野に適用できます。どの業界であっても、部品の品質問題によって引き起こされる損害を負担することは困難です。 3D プリント部品の品質に関わる重要な技術は、プロセスと材料です。この号では、SLM 技術を例に、金属プリントにおける粉末材料の一貫性の重要性について説明します。

金属粉末噴霧技術の進歩は SLM 技術の発展を促進し、粉末材料の品質の向上は金属印刷部品の応用を直接促進しました。現在、SLMで一般的に使用される粉末粒子サイズの範囲は15〜53μmであり、粉末には良好な球形性、流動性、低酸素含有量が求められますが、噴霧プロセスの難しさにより、粉末の品質に大きな問題があります。

1. 球面性の問題<br /> 金属粉末の製造プロセスでは、製造方法に応じて、粉末粒子は球形、ほぼ球形、多角形などのさまざまな形状を呈します。粉末粒子の形状は粉末の流動性と嵩密度に直接影響し、印刷された部品の性能に影響します。

金属印刷粉末形態の違い 一般的に、球形またはほぼ球形の粉末は流動性が良く、薄い層に広げることができるため、部品の寸法精度と表面品質が向上します。部品は高密度で均一な構造も得られるため、3D印刷に適した原材料形状タイプです。ただし、球状粉末は粒子の充填密度が低く、隙間が大きいため、部品の密度が低くなり、成形品質にも影響する点に注意する必要があります。

2. 中空麺と衛星麺の問題<br /> 中空粉末とサテライト粉末は、材料品質に対する大きな課題です。これら 2 つの存在により、成形部品に残留気孔が発生します。熱間静水圧プレス後でも、このような穴を除去することは困難であり、部品の機械的特性、特に疲労特性に重大な影響を及ぼします。中空粉末によって引き起こされる空気の巻き込みは、材料の組成と印刷の安定性に直接影響します。
3. 粉末粒度分布の問題
SLM で使用される金属粉末の粒度指数 15 ~ 53 μm は簡単に達成できますが、粉末の粒度分布も部品の表面品質と機械的特性に影響します。研究によると、同じ粒径の範囲内では、二峰性分布を持つ金属粉末を原料として作られた部品の密度が最も高くなります。

4. 材料リサイクルの問題

金属印刷工程で溶融しなかった粉末は原料として使用できますが、長時間の高温成形工程を経ると、粉末床内の粉末の酸素含有量が一定量増加し、EBM に大きな影響を与えます。使用回数が増えると、粉末の組成、粒度分布、粒子表面の形態が変化します。しかし、現在の研究では、SLM 成形試料の微細構造と機械的特性は粉末サイクル数と明らかな相関関係がないのに対し、EBM 成形試料の機械的特性は粉末サイクル数と有意な関係があることが判明しています。この点についてはさらなる研究が必要です。


上記の問題に加えて、金属粉末材料は均一な組成や酸素含有量などの問題にも直面します。

3Dプリント用金属粉末の製造技術の発展は、3Dプリント金属部品業界の発展を制限しています。近年、金属3Dプリント技術の急速な発展を背景に、金属粉末製造大手は3Dプリント用球状粉末製品の開発を強化し、特定の製品専用の材料を開発し、特定の分野と特定の部品向けの一連の粉末が登場し始めました。これにより、競争が激化すると同時に、金属3Dプリントの安全な応用も促進されます。

粉末材料

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