La stampa 3D in metallo, conosciuta anche come Direct Metal Laser Sintering (DMLS) e Direct Metal Laser Melting (DMLM) è una tecnologia additiva a strati. Durante la stampa 3D in metallo, una stampante 3D in metallo utilizza un raggio laser per fondere strati di 20-60 micron di polvere metallica uno sull’altro. Il metallo in polvere viene sparso su tutta la piattaforma di costruzione e fuso selettivamente sugli strati precedenti. Questo processo additivo permette di far crescere parti di metallo da un letto di polvere di metallo. Il processo è come altre stampanti 3D basate su polimeri, Selective Laser Sintering (SLS) che usano la fusione del letto di polvere.

Le parti create sono in metallo completamente denso con eccellenti proprietà meccaniche. Esistono altri processi di stampa 3D del metallo che utilizzano un legante, anche se producono parti che non sono completamente in metallo denso. Il processo può produrre geometrie complesse che i tradizionali processi di lavorazione CNC non sono in grado di fare. Esempi di parti in metallo 3D includono stampi e inserti, lavori di canalizzazione e utensili rapidi.

I materiali di stampa 3D in metallo includono acciaio inossidabile, cromo cobalto, acciaio maraging, alluminio, lega di nichel e titanio. Questi materiali sono tutti discussi in dettaglio qui sotto.

Materiali di stampa 3D in metallo & Specifiche

La stampa 3D in metallo è in grado di produrre parti durevoli da polveri di metallo. Queste parti possono essere complesse, intricate ed elaborate, pur mantenendo la loro forza.

Materiale	Designazione della lega	Strati	Durezza	Svantaggi	Applicazioni
Acciaio inossidabile (PH1)	15-5 PH, DIN 1.4540 & UNS S15500	20 o 40 Micron strati	30-35 HRC costruito, post temprato a 40 HRC	Alta durezza & forza	Prototipo / Produzione parti
Acciaio inossidabile (GP1)	17-4, europeo 1.4542, tedesco X5CrNiCuNb16-4	20 o 40 Micron strati	230 ± 20 HV1 costruito, Macinato & Lucidato a 250-400 HV1	Alta Durezza & Duttilità	Applicazioni Ingegneristiche
Cromo di Cobalto (MP1)	ISO 5832-4 & ASTM F75	20, 40 o 50 Micron strati	35-45 HRC costruito	Resistenza alle alte temperature	Turbine & Parti del motore
Acciaio Maraging (MS1)	18% Ni Maraging 300, europeo 1.2709, tedesco X3NiCoMoTi 18-9-5	20 o 40 Micron strati	33-37 HRC costruito, post temprato a 50-56 HRC	Facilmente lavorabile & Eccellente lucidabilità	Stampaggio a iniezione, Raffreddamento conforme
Alluminio AlSi10Mg	Lega di fusione tipica	Strati da 30 micron	Circa 119 ± 5 HBW	Peso ridotto, Buone proprietà termiche	Automotive, Racing
Lega al nichel IN718	UNS N07718, AMS 5662, AMS 5664, W.Nr 2.4668, DIN NiCr19Fe19NbMo3	40 strati di micron	30 HRC costruito, post temprato 47 HRC	Resistente al calore & alla corrosione	Turbine, razzi, Aerospaziale
Acciaio inossidabile (316L)	ASTM F138	Strati da 20 micron	85 HRB	Corrosione & Resistente al pitting	Strumenti chirurgici, Alimentare & Impianti chimici
Titanio Ti-64*	ASTM F2924	30 o 60 Micron strati	320 ± 15 HV5	Peso leggero, Alta Forza &Resistente alla Corrosione	Aerospaziale, Motorsport Racing
Titanio Ti-64 ELI*	Proprietà ASTM F136	30 o 60 Micron Strati	320 ± 15 HV5	Resistenza alla corrosione, Biocompatibilità	Medico, Biomedico, Impianti

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Alluminio AlSi10Mg

AlSi10Mg è una tipica lega di fusione con buone proprietà di fusione. Questo materiale è usato per parti fuse con pareti sottili e geometria complessa. Gli elementi di lega silicio e magnesio portano ad un’alta resistenza e durezza. La lega presenta anche buone proprietà dinamiche e viene quindi utilizzata per parti soggette a carichi elevati. I pezzi in alluminio AlSi10Mg sono ideali per applicazioni che richiedono una combinazione di buone proprietà termiche e basso peso.

Alluminio AISi10Mg Proprietà

• Alta resistenza
• Durezza
• Buone proprietà dinamiche

Alluminio AlSi10Mg Applicazioni

• Produzione diretta di prototipi funzionali
• Produzione a basso volume Runs
• Prodotti o pezzi di ricambio
• Automotive
• Engineering
• Motor Racing
• Aerospaziale
• Parti prototipo per pressofusione di alluminio

Cobalt Chrome MP1

Cobalt Chrome MP1 produce parti in una base di cobaltosuperlega a base di cromo-molibdeno. Questa classe di superlega è caratterizzata da eccellenti proprietà meccaniche (forza/durezza), resistenza alla corrosione e resistenza alla temperatura. Tali leghe sono comunemente usate in applicazioni biomediche come impianti dentali e medici e anche per applicazioni ingegneristiche ad alta temperatura come nei motori aerospaziali.

Cobalto Cromo MP1 Proprietà

• Maggiore resistenza, resistenza alla corrosione & alla temperatura
• Migliora le proprietà meccaniche con l’aumento della temperatura fino a 500-600 °C
• Conforme alla composizione chimica UNS R31538 della lega CoCrMo ad alto contenuto di carbonio
• Assicura l’assenza di nichel (< 0.1 % di contenuto di nichel) Composizione
• Soddisfa le specifiche meccaniche & chimiche di ISO 5832-4 & ASTM F75 per leghe di CoCrMo per impianti fusi

Applicazioni di cobalto cromo MP1

• Applicazioni di ingegneria ad alta temperatura (es, turbine, impianti medici)

Acciaio Maraging MS1

L’acciaio Maraging MS1 è un acciaio temprabile alla martensite. La sua composizione chimica corrisponde alla classificazione americana 18% Ni Maraging 300, europea 1.2709 e tedesca X3NiCoMoTi 18-9-5. Questo tipo di acciaio è caratterizzato da un’eccellente resistenza combinata con un’elevata tenacità. I pezzi sono facilmente lavorabili con processi di finitura CNC dopo il processo di costruzione, e possono essere facilmente post temprati a più di 50 HRC. Hanno anche un’eccellente lucidabilità. Le applicazioni dell’acciaio MargingSteel includono utensili e parti ad alte prestazioni.

Proprietà dell’acciaio Maraging MS1

• Facilmente lavorabile
• Induribile fino a ca. 54 HRC
• Buona conducibilità termica

Applicazioni dell’acciaio maraging MS1

• Serie di stampaggio a iniezione per la produzione di grandi volumi
• Applicazioni di utensili (per esempio, Aluminum Die Casting)
• Parti ad alte prestazioni

Acciaio inox GP1

L’acciaio inox GP1 è un acciaio inossidabile. La sua composizione chimica corrisponde alla classificazione americana 17-4, europea 1.4542 e tedesca X5CrNiCuNb16-4. Questo tipo di acciaio è caratterizzato dall’avere buone proprietà meccaniche, specialmente un’eccellente duttilità allo stato lavorato al laser ed è ampiamente usato in una varietà di applicazioni ingegneristiche. Questo materiale è ideale per molte applicazioni di costruzione di parti come prototipi metallici funzionali, prodotti di piccole serie, prodotti individualizzati o pezzi di ricambio.

Proprietà dell’acciaio inox GP1

• Buone proprietà meccaniche
• Eccellente duttilità

Applicazioni dell’acciaio inox GP1

• Applicazioni ingegneristiche che includono prototipi funzionali Prototipi
• Prodotti di piccole serie
• Prodotti personalizzati o pezzi di ricambio
• Parti che richiedono alta durezza &duttilità

L’acciaio inox PH1

L’acciaio inox PH1 è un acciaio inossidabile. La composizione chimica è conforme alle composizioni di 15-5 PH, DIN 1.4540 e UNS S15500. Questo tipo di acciaio è caratterizzato dall’avere eccellenti proprietà meccaniche, specialmente nello stato di indurimento per precipitazione. Questo tipo di acciaio è ampiamente utilizzato in una varietà di applicazioni mediche, aerospaziali e altre applicazioni ingegneristiche che richiedono alta durezza e resistenza. Questo materiale è ideale per molte applicazioni di costruzione di parti come prototipi di metallo funzionali, prodotti di piccole serie, prodotti individualizzati o pezzi di ricambio.

Proprietà dell’acciaio inox PH1

• Molto alta resistenza
• Facilmente temprabile fino a ca. 45 HRC

Applicazioni dell’acciaio inox PH1

• Applicazioni ingegneristiche, compresi i prototipi funzionali
• Prodotti in piccola serie
• Prodotti personalizzati o pezzi di ricambio
• Parti che richiedono alta durezza &Durezza

Titanio Ti64

Titanio Ti64 è una lega Ti6Al4V. Questa comune lega leggera è caratterizzata dall’avere eccellenti proprietà meccaniche e resistenza alla corrosione combinate con un basso peso specifico e biocompatibilità. La versione ELI (extra-low interstitials) ha una purezza particolarmente elevata. Il titanio è buono per le applicazioni aerospaziali e ingegneristiche, così come per gli impianti biomedici.

Proprietà del titanio Ti64

• Peso leggero con alta forza specifica per densità
• Resistenza alla corrosione
• Biocompatibilità
• Laser-Le parti sinterizzate soddisfano i requisiti di ASTM F1472 (per Ti6Al4V) & ASTM F136 (per Ti6Al4V ELI) per quanto riguarda le impurità massime
• Ottima bio-adesione

Applicazioni del titanio Ti64

• Aerospaziale &Applicazioni ingegneristiche
• Impianti biomedici

Selezionare il miglior materiale per ogni metodo di stampa 3D del metallo è importante. Alla Fathom, il nostro team può aiutarvi a selezionare il materiale più appropriato per il vostro progetto. Di seguito discutiamo quattro processi di stampa 3D del metallo.

Il processo di stampa 3D del metallo

Mentre esistono diverse categorie di stampa 3D del metallo, i metodi di fabbricazione di base comportano tutti la produzione di una parte aggiungendo materiale uno strato alla volta. In primo luogo, la camera di costruzione viene riempita con argon o un altro gas inerte. Il gas è usato per minimizzare l’ossidazione del materiale metallico. Il materiale in polvere viene posto sulla piattaforma di costruzione. Poi, un laser scansiona una sezione trasversale del componente e fonde i granuli insieme per creare uno strato. La piattaforma di costruzione scende di uno strato e poi viene aggiunto un altro strato di polvere metallica. Il laser scansiona di nuovo per creare un altro strato. Il processo si ripete fino a quando la parte è fatta. Strutture di supporto fatte dello stesso materiale sono usate per fissare la parte alla piattaforma di costruzione. La polvere in eccesso viene rimossa dalla parte e la parte viene trattata termicamente. La parte viene staccata dalla piattaforma di costruzione usando il taglio, l’EDM a filo o la lavorazione.

I metodi di stampa 3D del metallo includono //

• Selective Laser Melting (SLM) /Un laser fonde strati di materiale metallico in polvere in strati successivi.
• Electron Beam Melting (EBM) //Lo stesso processo della SLM, ma un raggio di elettroni sostituisce il laser.
• Laser Deposition Welding (LMD) // Una polvere metallica viene stratificata su un materiale di base e fusa senza pori o crepe.
• Metal Powder Application (MPA) // Le particelle di polvere vengono accelerate in un gas di trasporto, e poi applicate a uno strato o substrato precedentemente stampato usando un getto di polvere.

Una volta che una parte è stata costruita usando uno dei processi di stampa 3D del metallo di cui sopra, la parte passa al post-processing. La post-elaborazione può includere una serie di tecniche. Queste fasi includono la rimozione di qualsiasi polvere sciolta, la rimozione delle strutture di supporto e la ricottura termica. La qualità della superficie può anche essere migliorata tramite sabbiatura, placcatura del metallo, microlavorazione o lucidatura. I fori o le filettature possono essere creati utilizzando la lavorazione CNC.

Distinguere tra ogni processo di stampa 3D in metallo può confondere, poiché alcuni dei processi sono molto simili. Alcune delle domande più comuni che circondano la terminologia della stampa 3D dei metalli includono //

Qual è la differenza tra DMLS e SLM? Direct Metal Laser Sintering (DMLS) e Selective Laser Melting (SLM) usano entrambi un laser per scansionare e fondere o fondere particelle di polvere metallica per legarle insieme e creare una parte a strati. Entrambi i processi usano il metallo in forma granulare ed entrambi i metodi sono un tipo di stampa 3D con fusione a letto di polvere. La differenza principale tra i due è nel processo di legame delle particelle. Mentre DMLS utilizza materiale in lega metallica con punti di fusione variabili che si legano ad alto calore, SLM utilizza polveri metalliche con un’unica temperatura di fusione. Sia SLM che DMLS sono adatti per uso industriale e progetti di ingegneria.

Qual è la differenza tra DMLM e DMLS? Direct Metal Laser Sintering (DMLS) e Direct Metal Laser Melting (DMLM) sono entrambi processi di produzione additiva che utilizzano il laser per fondere materiale in polvere metallica in modo che le particelle si fondano insieme. Nel processo DMLS, il metallo è solo parzialmente fuso. Nel processo DMLM, il materiale è completamente fuso in un liquido, che poi si solidifica quando viene raffreddato. DMLS è un termine che può essere usato per descrivere entrambi i processi.

Qualunque sia il vostro progetto che utilizza la tecnologia DMLS o un altro processo di stampa 3D del metallo, ci si può aspettare una parte di alta qualità che è paragonabile a una parte in metallo realizzata con metodi di produzione tradizionali. La capacità di produrre parti forti, complesse e durevoli è solo alcuni dei vantaggi della stampa 3D del metallo. Ci sono altri vantaggi che hanno spinto la domanda per la stampa 3D del metallo. Parlate delle vostre opzioni con un esperto di stampa 3D su metallo della Fathom oggi stesso.

Quali sono i vantaggi della stampa 3D su metallo?

Quando si pianifica un progetto di stampa 3D su metallo, è importante tenere a mente i seguenti vantaggi. Gli oggetti stampati in metallo 3D hanno eccellenti proprietà fisiche. Possono essere realizzati con una vasta gamma di materiali difficili da lavorare con i metodi di produzione tradizionali, come le superleghe metalliche. Un prodotto stampato in metallo 3D ha buone prestazioni, è più leggero nel peso e richiede meno componenti di assemblaggio. L’utilizzo del metodo di stampa 3D del metallo permette alle aziende di produrre parti con geometrie complesse irraggiungibili con i metodi di produzione tradizionali. Un numero crescente di industrie sta utilizzando i vantaggi della stampa 3D del metallo per innovare e utilizzare questa tecnologia per una serie di applicazioni.

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Applicazioni di stampa 3D in metallo

La stampa 3D in metallo è un metodo di produzione popolare perché può ridurre il peso della parte aggiungendo durata e forza. Queste caratteristiche si sono dimostrate vantaggiose per il settore aerospaziale, sanitario, ricerca e sviluppo, automobilistico e altro. DMLS può essere utilizzato per numerose applicazioni, incluso //

• Prototipi funzionali
• Direct Digital Manufacturing
• Molds & Inserts
• Ductwork
• Rapid Tooling
• Spare Parts
• Rigid Housing
• Heatsinks & Heat Exchangers

Metal 3D Printing History

Metal 3D printing technology has been around since the 1980s. Questa tecnologia continua a progredire con molte grandi aziende che aiutano nello sviluppo e nella commercializzazione. La seguente linea temporale è un riassunto della storia della stampa 3D del metallo //

• 1980 / / La prima macchina di sinterizzazione laser è stata sviluppata dal Dr. Carl Deckard dell’Università del Texas. Mentre questa macchina era usata per la plastica, ha presentato un’opportunità per la stampa 3D del metallo.
• 1986 / / La tecnologia della stereolitografia è inventata da Charles Hull
• 1988 / / La sinterizzazione laser selettiva (SLS) è stata inventata da Carl Deckard e ha aperto la strada all’introduzione del DMLS.
• 1989 / / La sinterizzazione laser selettiva è inventata da Carl Deckard
• 1991 / / Il Dr. Ely Sachs del MIT ha creato il Binder Jetting.
• 1995 / / ExOne ha concesso in licenza il binder jetting di materiali metallici.
• 1995 / / L’Istituto Fraunhofer della Germania ha brevettato la fusione del metallo tramite laser. Le università e EOS, una società tedesca, hanno anche aiutato nello sviluppo della stampa 3D in metallo.
• 2012 / / Le grandi aziende GE, HP e DM hanno iniziato a investire nella stampa 3D in metallo.
• 2017 – presente / / La stampa 3D in metallo continua a svilupparsi in un settore grande e redditizio.

Altre risorse per la stampa 3D del metallo & Riferimenti

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