1 Força i duresa d'alta temperatura
A la indústria aeroespacial, el rendiment del material s'avalua molt en la resistència i la tenacitat en situacions d'alta temperatura. Per a la impressió 3D metàl·lica, els materials d'alta temperatura han de ser capaços de mantenir la força i la tenacitat suficients fins i tot a temperatures molt elevades, que superen els 1000 graus C. A part de l'elevat punt de fusió de la substància en si, això requereix una estructura i una microestructura de cristall estables. a altes temperatures per evitar fallades provocades per deformació tèrmica o fatiga tèrmica.
Per exemple, el sector aeroespacial ha utilitzat àmpliament aliatges d'alta temperatura basats en níquel, inclosos In625 i In718 a causa de la seva resistència i duresa a alta temperatura excepcionals. Utilitzant la tecnologia d'impressió 3D de metall, aquests aliatges es poden fabricar components amb geometries complicades, com les pales de la turbina del motor i les cambres de combustió, que funcionen a temperatures tremendes i exigeixen materials amb un gran rendiment a altes temperatures.
2 Resistència a l'oxidació i la corrosió
La reacció entre els materials i l'oxigen s'accelerarà a altes temperatures, provocant oxidació i corrosió. Per allargar així la vida útil dels components, els materials d'alta temperatura per a la impressió 3D metàl·lica han de tenir una gran resistència a l'oxidació i la corrosió. El material ha de desenvolupar una pel·lícula d'òxid estable a altes temperatures per evitar que l'oxigen corroeixi encara més el material del substrat i així millorar el rendiment antioxidant. Els materials amb resistència a la corrosió han de mantenir un bon rendiment en condicions exigents, com ara alta temperatura, gran pressió i fluids corrosius.
L'ús de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica permet que els materials utilitzats sovint al sector aeroespacial, com ara els aliatges de titani i l'acer inoxidable, siguin optimitzats per a la seva microestructura i millorats per a la resistència a l'oxidació i la corrosió. Per exemple, la gran resistència a la temperatura i la corrosió de l'aliatge de titani el fan bastant comú en el sector aeronàutic. Construccions més sofisticades i complicades possibles gràcies a les tecnologies d'impressió 3D ajuden a augmentar la resistència a la corrosió dels components.
3 Coeficient de dilatació tèrmica i estabilitat
Una bona estabilitat tèrmica és un altre requisit per als materials d'alta temperatura per a la impressió 3D de metall; és a dir, el rendiment del material no variarà gaire en el temps a altes temperatures. Per evitar la pèrdua de rendiment provocada per l'envelliment tèrmic, això requereix que el material tingui una estructura cristal·lina estable i una composició química a altes temperatures. Com que influeix directament en l'estabilitat dimensional i la precisió del muntatge dels components a altes temperatures, el coeficient d'expansió tèrmica del material també és un tema crucial en compte.
En aquest sentit, els aliatges d'alta temperatura a base de níquel i ferro tenen força èxit. A altes temperatures, no només tenen un baix coeficient d'expansió tèrmica sinó també una gran estabilitat tèrmica, garantint així l'estabilitat dimensional i la correcció de muntatge dels components en aquest entorn. Aquestes característiques fan que els aliatges d'alta temperatura a base de ferro i níquel siguin l'opció ideal per a la impressió de materials metàl·lics d'alta temperatura en 3D al sector aeroespacial.
4 Necessitats de postprocessament i manipulació de materials
Tot i que la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica ofereix una gran llibertat de disseny, encara s'han de tenir en compte les necessitats de rendiment i postprocessament dels materials mentre es processen materials d'alta temperatura. Els alts punts de fusió i la mala fluïdesa dels materials d'alta temperatura exigeixen grans estàndards per a la maquinària d'impressió i els paràmetres del procés. Així, la fluïdesa superior de la pols, les propietats de fusió i solidificació, així com l'evolució predictible de la microestructura, són requisits per a materials d'impressió 3D metàl·liques d'alta temperatura.
A més, hi ha necessitats de postprocessament força importants per a materials d'alta temperatura en la impressió 3D de metall. Es necessiten tècniques de tractament tèrmic adequades per eliminar l'estrès residual, maximitzar la microestructura i augmentar el rendiment, ja que els materials d'alta temperatura són sensibles a la deformació tèrmica i a les esquerdes a altes temperatures. Mentrestant, per als components amb formes geomètriques complicades, el tractament de superfícies i els mètodes de mecanitzat de precisió també ajuden a satisfer els criteris de disseny.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-titanium-alloy-parts-in-medical.html