1 Styrke og sejhed ved høj temperatur
I luft- og rumfartsindustrien vurderes materialets ydeevne meget på styrken og sejheden under høje temperaturer. Til 3D-print af metal skal højtemperaturmaterialer være i stand til at opretholde tilstrækkelig styrke og sejhed selv ved meget høje temperaturer - over 1000 grader C. Ud over selve stoffets høje smeltepunkt kræver dette en stabil krystalstruktur og mikrostruktur ved høje temperaturer for at forhindre fejl forårsaget af termisk deformation eller termisk træthed.
For eksempel har luftfartssektoren i vid udstrækning brugt nikkelbaserede højtemperaturlegeringer, herunder In625 og In718, på grund af deres enestående højtemperaturstyrke og sejhed. Ved hjælp af metal 3D-printteknologi kan disse legeringer fremstilles komponenter med indviklede geometrier, såsom motorturbineblade og forbrændingskamre, der kører ved enorme temperaturer og kræver materialer med høj ydeevne ved høje temperaturer.
2 Modstandsdygtighed over for oxidation og korrosion
Reaktionen mellem materialer og ilt vil fremskynde under høje temperaturer, hvilket forårsager oxidation og korrosion. For således at forlænge komponenternes levetid skal højtemperaturmaterialer til metal 3D-print have stor oxidations- og korrosionsbestandighed. Materialet skal udvikle en stabil oxidfilm ved høje temperaturer for at forhindre oxygen i at korrodere substratmaterialet yderligere og således forbedre antioxidantydelsen. Materialer med korrosionsbestandighed skal holde god ydeevne under krævende forhold, herunder høj temperatur, stort tryk og korrosive væsker.
Brug af metal 3D-printteknologi gør det muligt for de ofte anvendte materialer i rumfartssektoren - såsom titanlegeringer og rustfrit stål - at blive optimeret til deres mikrostruktur og forbedret til oxidations- og korrosionsbestandighed. For eksempel gør titanlegeringens store temperatur og korrosionsbestandighed det ret almindeligt i flysektoren. Mere sofistikerede og komplicerede konstruktioner muliggjort af 3D-printteknologier hjælper med at øge komponentens korrosionsbestandighed.
3 Termisk udvidelseskoefficient og stabilitet
God termisk stabilitet er et andet krav til materialer med høj temperatur til 3D-udskrivning af metal; det vil sige, at materialets ydeevne ikke vil variere meget over tid ved høje temperaturer. For at forhindre ydeevnetab forårsaget af termisk ældning kræver dette, at materialet har en stabil krystalstruktur og kemisk sammensætning ved høje temperaturer. Da det direkte påvirker dimensionsstabiliteten og monteringsnøjagtigheden af komponenterne ved høje temperaturer, er materialets termiske udvidelseskoefficient også et afgørende spørgsmål i tankerne.
I denne forstand er nikkelbaserede og jernbaserede højtemperaturlegeringer ret vellykkede. Ved høje temperaturer har de ikke kun lav termisk udvidelseskoefficient, men også stor termisk stabilitet, og garanterer derved dimensionsstabiliteten og montagekorrektheden af komponenter i sådanne omgivelser. Disse egenskaber gør jernbaserede og nikkelbaserede højtemperaturlegeringer til det ideelle valg til metal 3D-printning af højtemperaturmaterialer i rumfartssektoren.
4 Behov for efterbehandling og materialehåndtering
Mens metal 3D-printteknologi giver stor designfrihed, skal der stadig tages højde for bearbejdningsydeevne og efterbehandlingsbehov for materialer under behandling af højtemperaturmaterialer. Høje smeltepunkter og dårlig flydeevne af højtemperaturmaterialer kræver store standarder for printmaskineri og procesparametre. Således er overlegen pulverflydeevne, smelte- og størkningsegenskaber, samt forudsigelig mikrostrukturudvikling, krav til metal 3D-printning af højtemperaturmaterialer.
Desuden er der ret betydelige efterbehandlingsbehov for højtemperaturmaterialer i metal 3D-printning. Passende varmebehandlingsteknikker er nødvendige for at fjerne resterende stress, maksimere mikrostrukturen og øge ydeevnen, da højtemperaturmaterialer er følsomme over for termisk deformation og revner ved høje temperaturer. For komponenter med indviklede geometriske former er mellemtiden, overfladebehandling og præcisionsbearbejdningsmetoder også med til at opfylde designkriterier.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html