धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री की सफलता विकास का आधार है

धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री की सफलता विकास का आधार है

धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण भौतिक आधार है। कुछ हद तक, सामग्रियों का विकास यह निर्धारित करता है कि 3डी प्रिंटिंग का अधिक व्यापक रूप से उपयोग किया जा सकता है या नहीं। वर्तमान में, धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री में मुख्य रूप से इंजीनियरिंग प्लास्टिक, सहज रेजिन, रबर सामग्री, धातु सामग्री और सिरेमिक सामग्री शामिल हैं। क्षेत्र लागू किया गया है। धातु 3डी प्रिंटिंग में उपयोग किए जाने वाले ये कच्चे माल विशेष रूप से धातु 3डी प्रिंटिंग उपकरण और प्रक्रियाओं के लिए विकसित किए गए हैं, जो सामान्य प्लास्टिक, जिप्सम, रेजिन इत्यादि से अलग हैं, और उनके रूप आम तौर पर पाउडर, फिलामेंटस, लैमेलर और तरल होते हैं। इंतज़ार। आमतौर पर, मुद्रण उपकरण के प्रकार और परिचालन स्थितियों के आधार पर, पाउडर धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री का कण आकार 1 से 100 माइक्रोन तक होता है, और पाउडर की अच्छी तरलता बनाए रखने के लिए, पाउडर को आम तौर पर एक होना आवश्यक होता है गोलाकारता का उच्च स्तर। .

धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री का अनुसंधान और विकास और सफलता धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के प्रचार और अनुप्रयोग का आधार है, और संतोषजनक प्रिंटिंग के लिए मौलिक गारंटी भी है। एक सामग्री के अनुसंधान और विकास को मजबूत करना और एक पूर्ण मुद्रण सामग्री प्रणाली बनाना है। हाल के वर्षों में, धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री तेजी से विकसित हुई है। 2013 में, धातु सामग्री की छपाई में 28 प्रतिशत की वृद्धि हुई, और 2014 में यह 30 प्रतिशत से अधिक हो गई, धातु 3 डी प्रिंटिंग सामग्री के लगभग 12 प्रतिशत के लिए लेखांकन। धातु सामग्री मुख्य रूप से टाइटेनियम, एल्यूमीनियम, स्टील और निकल हैं। टाइटेनियम मिश्र धातु, उच्च तापमान मिश्र धातु, स्टेनलेस स्टील, डाई स्टील, उच्च शक्ति स्टील, मिश्र धातु इस्पात और एल्यूमीनियम मिश्र धातु को मुद्रण सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और व्यापक रूप से उपकरण निर्माण और मरम्मत और पुनर्निर्माण में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, वर्तमान में कोई धातु 3D प्रिंटिंग सामग्री प्रणाली नहीं है, और मौजूदा सामग्री धातु 3D प्रिंटिंग की जरूरतों को पूरा करने से बहुत दूर है।

लेजर स्टीरियोफॉर्मिंग के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री मुख्य रूप से धातु की निष्क्रिय सामग्री है, और अगला कदम अन्य सक्रिय धातु मुद्रण सामग्री का प्रयास करना है। पारंपरिक रूप से पाउडर धातु विज्ञान में उपयोग किए जाने वाले धातु पाउडर 3 डी प्रिंटिंग की आवश्यकताओं को पूरी तरह से पूरा नहीं कर सकते हैं, और वर्तमान में कुछ प्रकार की धातु सामग्री हैं जिनका उपयोग मुद्रण के लिए किया जा सकता है, और कीमत अपेक्षाकृत अधिक है। 3डी प्रिंटिंग के लिए मेटल पाउडर में विशेषज्ञता वाली कुछ विदेशी कंपनियां हैं, जैसे संयुक्त राज्य अमेरिका में सुल्जर मेटको और स्वीडन में सैंडविक, लेकिन वे केवल कुछ पारंपरिक धातु पाउडर ही प्रदान कर सकते हैं। घरेलू सामग्री अनुसंधान और विकास अपेक्षाकृत पीछे है, और प्रिंटिंग पाउडर बहुत महंगा है। क्योंकि सामग्री अनुसंधान और विकास चक्र लंबा है और उपकरण की तुलना में अनुसंधान और विकास अधिक कठिन है, उद्यम भौतिक अनुसंधान और विकास को अधिकतम हितों से बाहर करने के लिए अनिच्छुक हैं। हुआंगे साइक्लोन कं, लिमिटेड उन कुछ घरेलू उद्यमों में से एक है जो डायमंड माइक्रोपाउडर और सीबीएन माइक्रोपाउडर के उत्पादन में लगे हुए हैं। विश्वविद्यालय अनुसंधान भी 3डी प्रिंटिंग उपकरण और सॉफ्टवेयर के लिए उत्सुक है, इसलिए मुद्रण सामग्री काफी हद तक धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक के विकास और अनुप्रयोग को प्रतिबंधित करती है।

धातु चूर्ण

3 डी प्रिंटिंग में उपयोग किए जाने वाले धातु पाउडर में आमतौर पर उच्च शुद्धता, अच्छी गोलाई, संकीर्ण कण आकार वितरण और कम ऑक्सीजन सामग्री की आवश्यकता होती है। वर्तमान में, 3 डी प्रिंटिंग में उपयोग की जाने वाली धातु पाउडर सामग्री में मुख्य रूप से टाइटेनियम मिश्र धातु, कोबाल्ट-क्रोमियम मिश्र धातु, स्टेनलेस स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातु सामग्री शामिल हैं, इसके अलावा सोने, चांदी और अन्य कीमती धातु पाउडर सामग्री का उपयोग गहनों की छपाई के लिए किया जाता है। 3डी प्रिंटिंग धातु पाउडर, धातु भागों की 3डी प्रिंटिंग उद्योग श्रृंखला में सबसे महत्वपूर्ण कड़ी के रूप में, सबसे बड़ा मूल्य भी है।

"2013 वर्ल्ड 3डी प्रिंटिंग टेक्नोलॉजी इंडस्ट्री कॉन्फ्रेंस" में, दुनिया के 3डी प्रिंटिंग उद्योग के आधिकारिक विशेषज्ञों ने 3डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर की स्पष्ट परिभाषा दी, जो धातु के कणों के समूह को संदर्भित करता है जिसका आकार 1 मिमी से कम है। धातु के गुणों के साथ एकल धातु पाउडर, मिश्र धातु पाउडर और कुछ दुर्दम्य यौगिक पाउडर शामिल हैं। वर्तमान में, 3 डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर सामग्री में कोबाल्ट क्रोमियम मिश्र धातु, स्टेनलेस स्टील, औद्योगिक स्टील, कांस्य मिश्र धातु, टाइटेनियम मिश्र धातु और निकल एल्यूमीनियम मिश्र धातु आदि शामिल हैं। हालांकि, अच्छी प्लास्टिसिटी के अलावा, 3 डी प्रिंटिंग मेटल पाउडर को भी ठीक की आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। पाउडर कण आकार, संकीर्ण कण आकार वितरण, उच्च गोलाकार, अच्छी तरलता और उच्च थोक घनत्व।

टाइटेनियम मिश्र धातु 3 डी प्रिंटिंग

टाइटेनियम मिश्र धातु में उच्च तापमान प्रतिरोध, उच्च संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, कम घनत्व और जैव-अनुकूलता के फायदे हैं, और एयरोस्पेस, रासायनिक उद्योग, परमाणु उद्योग, खेल उपकरण और चिकित्सा उपकरण और अन्य क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। पारंपरिक फोर्जिंग और कास्टिंग तकनीकों द्वारा तैयार किए गए टाइटेनियम मिश्र धातु भागों का व्यापक रूप से उच्च तकनीक वाले क्षेत्रों में उपयोग किया गया है। बोइंग 747 विमान में इस्तेमाल होने वाले टाइटेनियम की मात्रा 42.7t तक पहुँच जाती है। हालांकि, पारंपरिक फोर्जिंग और कास्टिंग विधियों द्वारा बड़े टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के उत्पादन ने उच्च उत्पाद लागत, जटिल प्रक्रिया, कम सामग्री उपयोग दर और कठिन बाद के प्रसंस्करण जैसे प्रतिकूल कारकों के कारण इसके व्यापक अनुप्रयोग में बाधा उत्पन्न की है। धातु 3 डी प्रिंटिंग तकनीक मूल रूप से इन समस्याओं को हल कर सकती है, इसलिए यह तकनीक हाल के वर्षों में सीधे टाइटेनियम मिश्र धातु भागों के निर्माण के लिए एक नई तकनीक बन गई है। नए टाइटेनियम-आधारित मिश्र धातुओं का विकास टाइटेनियम मिश्र धातु SLM के अनुप्रयोग अनुसंधान की मुख्य दिशा है। टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं के कम तनाव सख्त सूचकांक (लगभग 0 .15) के कारण, प्लास्टिक कतरनी विरूपण और पहनने के प्रतिरोध का प्रतिरोध खराब है, जो उच्च तापमान और संक्षारक पहनने की स्थिति के तहत इसके भागों के उपयोग को सीमित करता है।

स्टेनलेस स्टील 3 डी प्रिंटिंग

स्टेनलेस स्टील में रासायनिक संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध और अच्छे यांत्रिक गुणों की विशेषताएं हैं। इसकी अच्छी पाउडर बनाने की क्षमता, सरल तैयारी प्रक्रिया और कम लागत के कारण, यह 3डी मेटल प्रिंटिंग में उपयोग की जाने वाली सबसे पुरानी सामग्री है। उदाहरण के लिए, Huazhong विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय, नानजिंग यूनिवर्सिटी ऑफ एरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स, नॉर्थईस्टर्न यूनिवर्सिटी और अन्य संस्थानों ने मेटल 3डी प्रिंटिंग पर गहन शोध किया है। वर्तमान शोध मुख्य रूप से सरंध्रता को कम करने, ताकत बढ़ाने और पिघलने की प्रक्रिया में धातु पाउडर के गोलाकार तंत्र पर केंद्रित है। ली रुइदी एट अल। 304L स्टेनलेस स्टील पाउडर पर SLM बनाने के परीक्षण करने के लिए विभिन्न प्रक्रिया मापदंडों का इस्तेमाल किया, 304L स्टेनलेस स्टील के घनत्व के लिए एक अनुभवजन्य सूत्र प्राप्त किया, और अनाज विकास तंत्र को संक्षेप में प्रस्तुत किया।

सुपरअलॉयज की 3डी प्रिंटिंग

सुपरऑलॉय लोहा, निकल और कोबाल्ट पर आधारित धातु सामग्री के एक वर्ग को संदर्भित करता है जो 600 डिग्री से ऊपर के उच्च तापमान और कुछ तनाव वाले वातावरण में लंबे समय तक काम कर सकता है। इसमें उच्च तापमान की ताकत, अच्छा थर्मल जंग और ऑक्सीकरण प्रतिरोध, और अच्छी प्लास्टिसिटी और क्रूरता है। वर्तमान में, मिश्र धातु मैट्रिक्स के प्रकार के अनुसार, इसे मोटे तौर पर तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: लौह-आधारित, निकल-आधारित और कोबाल्ट-आधारित मिश्र। उच्च-तापमान मिश्र धातुओं का उपयोग मुख्य रूप से उच्च-प्रदर्शन इंजनों में किया जाता है। आधुनिक उन्नत एयरो-इंजनों में, उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री की मात्रा इंजन के कुल द्रव्यमान का 40 प्रतिशत से 60 प्रतिशत तक होती है। आधुनिक उच्च-प्रदर्शन एयरो-इंजनों के विकास में सेवा तापमान और सुपरलॉइज़ के प्रदर्शन पर उच्च और उच्च आवश्यकताएं हैं। पारंपरिक पिंड धातुकर्म प्रक्रिया में धीमी शीतलन दर, कुछ तत्वों का गंभीर अलगाव और पिंड में दूसरा चरण, खराब गर्म कार्यशीलता, असमान संरचना और अस्थिर प्रदर्शन होता है। मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक सुपरऑलॉयज के निर्माण में तकनीकी अड़चन को हल करने का एक नया तरीका बन गया है। नासा ने दावा किया कि 22 अगस्त 2014 को किए गए उच्च तापमान इग्निशन टेस्ट में मेटल 3डी प्रिंटिंग तकनीक द्वारा निर्मित रॉकेट इंजन नोजल ने रिकॉर्ड 9t थ्रस्ट उत्पन्न किया।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु 3 डी प्रिंटिंग

सबसे हल्के संरचनात्मक मिश्र धातु के रूप में, एल्यूमीनियम मिश्र धातु में इसकी विशेष उच्च शक्ति और भिगोना गुणों के कारण कई अनुप्रयोग क्षेत्रों में स्टील और एल्यूमीनियम मिश्र धातु को बदलने की संभावना है। उदाहरण के लिए, ऑटोमोबाइल और विमान घटकों में एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं का हल्का उपयोग ईंधन की खपत और निकास उत्सर्जन को कम कर सकता है। एल्यूमीनियम मिश्र धातु में इन-सीटू डिग्रेडेबिलिटी, कम यंग मापांक, मानव हड्डी के करीब ताकत, उत्कृष्ट जैव-अनुकूलता है, और सर्जिकल इम्प्लांटेशन में पारंपरिक मिश्र धातुओं की तुलना में अधिक आवेदन संभावनाएं हैं।

1990 के दशक में धातु 3डी प्रिंटिंग तकनीक के उद्भव के बाद से, बहुलक सामग्री की छपाई धीरे-धीरे धातु पाउडर की छपाई पर केंद्रित हो गई है, और बड़ी संख्या में नई तकनीकें, नए उपकरण और नई सामग्री विकसित की गई हैं और लागू। वर्तमान में, सूचना प्रौद्योगिकी नवाचार की गति आगे बढ़ रही है, और औद्योगिक उत्पादन खुफिया और डिजिटलीकरण के एक नए चरण में प्रवेश कर रहा है। 2014 में, जर्मनी ने "उद्योग 4.0" विकास योजना का प्रस्ताव दिया, जो औद्योगिक क्षेत्र में विघटनकारी परिवर्तन और नवाचारों का कारण बनता है, और 3डी प्रिंटिंग तकनीक औद्योगिक बुद्धि के विकास के लिए एक शक्तिशाली जोर होगा। धातु पाउडर 3 डी प्रिंटिंग तकनीक ने कुछ निश्चित परिणाम प्राप्त किए हैं, लेकिन सामग्री की अड़चन अनिवार्य रूप से 3 डी प्रिंटिंग तकनीक के प्रचार को प्रभावित करेगी, और 3 डी प्रिंटिंग तकनीक सामग्री के लिए उच्च आवश्यकताओं को सामने रखती है। औद्योगिक 3 डी प्रिंटिंग के लिए उपयुक्त कई प्रकार की धातु सामग्री हैं, लेकिन केवल विशेष पाउडर सामग्री ही औद्योगिक उत्पादन की आवश्यकताओं को पूरा कर सकती है।

3 डी प्रिंटिंग धातु सामग्री के भविष्य के विकास की दिशा में मुख्य रूप से तीन पहलू हैं:

एक यह है कि मौजूदा सामग्रियों के आधार पर सामग्री संरचना और गुणों के बीच संबंधों पर शोध को कैसे मजबूत किया जाए, सामग्री के गुणों के अनुसार प्रक्रिया मापदंडों को और अधिक अनुकूलित किया जाए, मुद्रण की गति बढ़ाई जाए, सरंध्रता और ऑक्सीजन सामग्री को कम किया जाए और सतह की गुणवत्ता में सुधार किया जाए;

दूसरा धातु 3 डी प्रिंटिंग के लिए उन्हें उपयुक्त बनाने के लिए नई सामग्री विकसित करना है, जैसे उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध और व्यापक यांत्रिक गुणों के साथ नई सामग्री विकसित करना;

तीसरा धातु सामग्री मुद्रण तकनीकी मानकों के संस्थागतकरण और सामान्यीकरण का एहसास करने के लिए 3 डी प्रिंटिंग धातु पाउडर सामग्री की तकनीकी मानक प्रणाली को संशोधित और सुधारना है।