1 Pevnosť a húževnatosť pri vysokej teplote
V leteckom a kozmickom priemysle sa vlastnosti materiálu vo veľkej miere hodnotia podľa pevnosti a húževnatosti pri vysokých teplotách. Pre kovovú 3D tlač musia byť vysokoteplotné materiály schopné udržať si dostatočnú pevnosť a húževnatosť aj pri veľmi vysokých teplotách – teda nad 1000 stupňov C. Okrem vysokého bodu topenia samotnej látky si to vyžaduje stabilnú kryštálovú štruktúru a mikroštruktúru. pri vysokých teplotách, aby sa predišlo poruchám spôsobeným tepelnou deformáciou alebo tepelnou únavou.
Napríklad letecký priemysel vo veľkej miere využíva vysokoteplotné zliatiny na báze niklu vrátane In625 a In718, pretože majú vynikajúcu pevnosť a húževnatosť pri vysokých teplotách. Pomocou technológie 3D tlače kovov je možné z týchto zliatin vyrábať komponenty so zložitou geometriou, ako sú lopatky turbíny motora a spaľovacie komory, ktoré bežia pri obrovských teplotách a vyžadujú materiály s vysokým výkonom pri vysokých teplotách.
2 Odolnosť voči oxidácii a korózii
Reakcia medzi materiálmi a kyslíkom sa pri vysokých teplotách zrýchli, čo spôsobí oxidáciu a koróziu. Aby sa tak predĺžila životnosť komponentov, musia mať vysokoteplotné materiály pre kovovú 3D tlač vysokú odolnosť proti oxidácii a korózii. Materiál musí vytvoriť stabilný oxidový film pri vysokých teplotách, aby sa zabránilo ďalšej korózii materiálu substrátu kyslíkom a tým sa zlepšil antioxidačný výkon. Materiály s odolnosťou proti korózii si musia zachovať dobrý výkon v náročných podmienkach vrátane vysokej teploty, vysokého tlaku a korozívnych kvapalín.
Použitie technológie kovovej 3D tlače umožňuje často používaným materiálom v leteckom a kozmickom sektore, ako sú zliatiny titánu a nehrdzavejúcej ocele, optimalizovať ich mikroštruktúru a zvýšiť ich odolnosť voči oxidácii a korózii. Napríklad zliatina titánu je vďaka svojej vysokej odolnosti voči teplote a korózii pomerne bežná v leteckom sektore. Sofistikovanejšie a komplikovanejšie konštrukcie, ktoré umožňujú technológie 3D tlače, pomáhajú zvyšovať odolnosť komponentov proti korózii.
3 Koeficient tepelnej rozťažnosti a stabilita
Dobrá tepelná stabilita je ďalšou požiadavkou pre vysokoteplotné materiály pre kovovú 3D tlač; to znamená, že výkon materiálu sa nebude v priebehu času pri vysokých teplotách veľmi meniť. Aby sa predišlo strate výkonu spôsobenej tepelným starnutím, vyžaduje to, aby mal materiál stabilnú kryštálovú štruktúru a chemické zloženie pri vysokých teplotách. Keďže priamo ovplyvňuje rozmerovú stálosť a presnosť montáže komponentov pri vysokých teplotách, je rozhodujúcou otázkou aj koeficient tepelnej rozťažnosti materiálu.
V tomto zmysle sú vysokoteplotné zliatiny na báze niklu a železa pomerne úspešné. Pri vysokých teplotách majú nielen nízky koeficient tepelnej rozťažnosti, ale aj veľkú tepelnú stabilitu, čím zaručujú rozmerovú stálosť a správnosť montáže komponentov v takomto prostredí. Vďaka týmto vlastnostiam sú vysokoteplotné zliatiny na báze železa a niklu ideálnou voľbou pre vysokoteplotné materiály na 3D tlač kovov v leteckom a kozmickom sektore.
4 Potreby pre následné spracovanie a manipuláciu s materiálom
Zatiaľ čo technológia kovovej 3D tlače ponúka veľkú voľnosť pri návrhu, pri spracovaní vysokoteplotných materiálov je stále potrebné brať do úvahy výkon spracovania a potreby následného spracovania materiálov. Vysoké teploty topenia a slabá tekutosť vysokoteplotných materiálov vyžadujú vysoké štandardy pre tlačové stroje a parametre procesu. Vynikajúca tekutosť prášku, vlastnosti tavenia a tuhnutia, ako aj predvídateľný vývoj mikroštruktúry sú teda požiadavkami na materiály na 3D tlač kovov pri vysokej teplote.
Okrem toho existujú pomerne značné požiadavky na následné spracovanie vysokoteplotných materiálov v kovovej 3D tlači. Na odstránenie zvyškového napätia, maximalizáciu mikroštruktúry a zvýšenie výkonu sú potrebné vhodné techniky tepelného spracovania, pretože vysokoteplotné materiály sú citlivé na tepelnú deformáciu a praskanie pri vysokých teplotách. Pri komponentoch so zložitými geometrickými tvarmi medzitým, povrchová úprava a metódy presného obrábania tiež pomáhajú splniť konštrukčné kritériá.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html