إن اعتماد تقنية التصنيع الإضافي للمعادن مدفوع بالمواد التي يمكن طباعتها. وقد أدركت الشركات في جميع أنحاء العالم هذا الدافع منذ فترة طويلة، وعملت بلا كلل لتوسيع ترسانتها من مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن.
ساهمت الأبحاث المستمرة في تطوير مواد معدنية جديدة، بالإضافة إلى تحديد المواد التقليدية، في زيادة قبول هذه التقنية. لفهم المواد المتاحة للطباعة ثلاثية الأبعاد، نقدم لكم قائمة شاملة بمواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية المتوفرة عبر الإنترنت.
كان الألومنيوم (AlSi10Mg) من أوائل المواد المعدنية المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد التي تم تأهيلها وتحسينها. وهو معروف بمتانته وقوته. كما أنه يتمتع بمزيج ممتاز من الخصائص الحرارية والميكانيكية، بالإضافة إلى انخفاض كثافته النوعية.
تشمل تطبيقات مواد التصنيع الإضافي للمعادن المصنوعة من الألومنيوم (AlSi10Mg) أجزاء الإنتاج في مجال الطيران والفضاء والسيارات.
يتميز الألومنيوم AlSi7Mg0.6 بموصلية كهربائية جيدة، وموصلية حرارية ممتازة، ومقاومة جيدة للتآكل.
مواد تصنيع المعادن المضافة من الألومنيوم (AlSi7Mg0.6) للنماذج الأولية، والبحوث، والفضاء، والسيارات، والمبادلات الحرارية
AlSi9Cu3 عبارة عن سبيكة أساسها الألومنيوم والسيليكون والنحاس. تُستخدم AlSi9Cu3 في التطبيقات التي تتطلب قوة جيدة في درجات الحرارة العالية، وكثافة منخفضة، ومقاومة جيدة للتآكل.
تطبيقات مواد التصنيع الإضافي المعدنية المصنوعة من الألومنيوم (AlSi9Cu3) في النماذج الأولية، والبحوث، والفضاء، والسيارات، والمبادلات الحرارية.
سبيكة أوستنيتية من الكروم والنيكل تتميز بقوة عالية ومقاومة للتآكل. تتمتع بقوة جيدة في درجات الحرارة العالية، وقابلية جيدة للتشكيل واللحام. تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل، بما في ذلك التآكل النُقري والبيئات الكلوريدية.
تطبيق مادة التصنيع الإضافي للمعادن المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L في إنتاج أجزاء الطيران والفضاء والأدوات الطبية (الجراحية).
الفولاذ المقاوم للصدأ المقوى بالترسيب يتميز بقوة وصلابة ومتانة ممتازة. يتمتع بمزيج جيد من القوة وسهولة التشغيل وسهولة المعالجة الحرارية ومقاومة التآكل، مما يجعله مادة شائعة الاستخدام في العديد من الصناعات.
يمكن استخدام مادة التصنيع الإضافي المعدني من الفولاذ المقاوم للصدأ 15-5 PH لتصنيع الأجزاء في مختلف الصناعات.
الفولاذ المقاوم للصدأ المُقسّى بالترسيب يتميز بقوة ومتانة عاليتين. يتمتع بمزيج جيد من القوة، وسهولة التشغيل، وسهولة المعالجة الحرارية، ومقاومة التآكل، مما يجعله فولاذًا شائع الاستخدام في العديد من الصناعات. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4 PH على الفريت، بينما لا يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ 15-5 على الفريت.
يمكن استخدام مادة التصنيع الإضافي المعدنية المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 17-4 PH لتصنيع الأجزاء في مختلف الصناعات.
يتميز الفولاذ المارتنسيتي المقوى بمتانة عالية، وقوة شد ممتازة، وخصائص تشوه منخفضة. كما أنه سهل التشكيل والتصليد واللحام. وتجعله ليونته العالية سهل التشكيل لمختلف التطبيقات.
يمكن استخدام الفولاذ الماراجينج لصنع أدوات الحقن وأجزاء الآلات الأخرى للإنتاج الضخم.
يتميز هذا الفولاذ المعالج حرارياً بقابلية جيدة للتصلب ومقاومة جيدة للتآكل نظرًا لصلابة السطح العالية بعد المعالجة الحرارية.
إن الخصائص المادية للفولاذ المقوى سطحيًا تجعله مثاليًا للعديد من التطبيقات في صناعة السيارات والهندسة العامة، بالإضافة إلى التروس وقطع الغيار.
يُعد فولاذ الأدوات A2 فولاذًا متعدد الاستخدامات يُقسّى بالهواء، وغالبًا ما يُعتبر فولاذًا "عامًا" للتشكيل على البارد. فهو يجمع بين مقاومة جيدة للتآكل (بين O1 و D2) ومتانة عالية. ويمكن معالجته حراريًا لزيادة صلابته ومتانته.
يتميز فولاذ الأدوات D2 بمقاومة ممتازة للتآكل ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات العمل على البارد حيث تكون هناك حاجة إلى قوة ضغط عالية وحواف حادة ومقاومة للتآكل. ويمكن معالجته حرارياً لزيادة صلابته ومتانته.
يمكن استخدام فولاذ الأدوات A2 في تصنيع الصفائح المعدنية، والمثاقب والقوالب، والشفرات المقاومة للتآكل، وأدوات القص.
الفولاذ 4140 هو فولاذ منخفض السبائك يحتوي على الكروم والموليبدينوم والمنغنيز. وهو أحد أكثر أنواع الفولاذ تنوعًا، حيث يتميز بالمتانة وقوة التحمل العالية ومقاومة التآكل ومقاومة الصدمات، مما يجعله فولاذًا متعدد الاستخدامات للتطبيقات الصناعية.
تُستخدم مادة 4140 Steel-to-Metal AM في القوالب والتركيبات، والسيارات، والمسامير/الصواميل، والتروس، ووصلات الصلب، وغير ذلك الكثير.
فولاذ الأدوات H13 هو فولاذ كروم موليبدينوم يُستخدم في أعمال التشغيل الساخن. يتميز فولاذ الأدوات H13 بصلابته ومقاومته للتآكل، كما يتمتع بصلابة ممتازة عند التشغيل الساخن، ومقاومة للتشقق الناتج عن الإجهاد الحراري، واستقرار في المعالجة الحرارية - مما يجعله معدنًا مثاليًا لتطبيقات أدوات التشغيل الساخن والبارد على حد سواء.
تُستخدم مواد التصنيع الإضافي المعدنية المصنوعة من فولاذ الأدوات H13 في قوالب البثق، وقوالب الحقن، وقوالب التشكيل الساخن، وقوالب صب القوالب، والحشوات والتجاويف.
هذا نوع شائع جدًا من مواد التصنيع الإضافي المعدنية المصنوعة من الكوبالت والكروم. وهو سبيكة فائقة تتميز بمقاومة ممتازة للتآكل والصدأ. كما أنه يتمتع بخصائص ميكانيكية ممتازة، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للصدأ، وتوافق حيوي عند درجات الحرارة المرتفعة، مما يجعله مثاليًا للغرسات الجراحية وغيرها من التطبيقات التي تتعرض للتآكل الشديد، بما في ذلك أجزاء الإنتاج في صناعة الطيران.
يتميز MP1 أيضاً بمقاومة جيدة للتآكل وخصائص ميكانيكية مستقرة حتى في درجات الحرارة العالية. وهو خالٍ من النيكل، ولذلك يتميز ببنية حبيبية دقيقة ومتجانسة. هذه التركيبة مثالية للعديد من التطبيقات في صناعات الطيران والفضاء والصناعات الطبية.
تشمل التطبيقات النموذجية تصميم النماذج الأولية للغرسات الطبية الحيوية مثل غرسات العمود الفقري والركبة والورك وأصابع القدم والأسنان. ويمكن استخدامها أيضًا للأجزاء التي تتطلب خصائص ميكانيكية مستقرة في درجات حرارة عالية والأجزاء ذات الميزات الصغيرة جدًا مثل الجدران الرقيقة والدبابيس وما إلى ذلك والتي تتطلب قوة و/أو صلابة عالية بشكل خاص.
EOS CobaltChrome SP2 عبارة عن مسحوق سبيكة فائقة أساسها الكوبالت والكروم والموليبدينوم تم تطويره خصيصًا لتلبية متطلبات ترميمات الأسنان التي يجب تغطيتها بمواد السيراميك السنية، وهو مُحسَّن بشكل خاص لنظام EOSINT M 270.
وتشمل التطبيقات إنتاج ترميمات الأسنان المصنوعة من المعدن المنصهر بالبورسلين (PFM)، وخاصة التيجان والجسور.
CobaltChrome RPD عبارة عن سبيكة أسنان أساسها الكوبالت تستخدم في إنتاج أطقم الأسنان الجزئية القابلة للإزالة. تتميز بقوة شد قصوى تبلغ 1100 ميجا باسكال وقوة خضوع تبلغ 550 ميجا باسكال.
يُعدّ هذا النوع من سبائك التيتانيوم من أكثر الأنواع استخدامًا في التصنيع الإضافي للمعادن. يتميز بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة عالية للتآكل مع كثافة نوعية منخفضة. ويتفوق على السبائك الأخرى بفضل نسبة قوته إلى وزنه الممتازة، وقابليته للتشكيل، وقدرته على المعالجة الحرارية.
تتميز هذه الدرجة أيضاً بخصائص ميكانيكية ممتازة ومقاومة للتآكل مع كثافة نوعية منخفضة. كما تتميز هذه الدرجة بتحسينات في الليونة وقوة التحمل، مما يجعلها مناسبة على نطاق واسع للزرعات الطبية.
تتميز هذه السبيكة الفائقة بقوة خضوع وقوة شد ومقاومة زحف ممتازة عند درجات حرارة مرتفعة. تسمح خصائصها الاستثنائية للمهندسين باستخدامها في تطبيقات تتطلب قوة عالية في بيئات قاسية، مثل مكونات التوربينات في صناعة الطيران التي تتعرض غالبًا لدرجات حرارة عالية. كما أنها تتمتع بقابلية لحام ممتازة مقارنةً بسبائك النيكل الفائقة الأخرى.
سبيكة النيكل، المعروفة أيضاً باسم إنكونيل 625، هي سبيكة فائقة تتميز بقوة عالية، ومتانة عالية في درجات الحرارة المرتفعة، ومقاومة للتآكل. تُستخدم في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية في البيئات القاسية. تتميز بمقاومة فائقة للتنقر، والتآكل الشقوقي، وتشققات التآكل الإجهادي في البيئات الغنية بالكلوريدات. وهي مثالية لتصنيع قطع غيار صناعة الطيران.
يتميز هاستيلوي إكس بقوة عالية في درجات الحرارة المرتفعة، وقابلية تشكيل ممتازة، ومقاومة للأكسدة. كما أنه مقاوم لتشقق التآكل الإجهادي في البيئات البتروكيماوية. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع بخصائص تشكيل ولحام ممتازة. لذلك، يُستخدم في التطبيقات التي تتطلب قوة عالية في البيئات القاسية.
تشمل التطبيقات الشائعة أجزاء الإنتاج (غرف الاحتراق، والمواقد، والدعامات في الأفران الصناعية) التي تتعرض لظروف حرارية قاسية وخطر كبير للأكسدة.
لطالما كان النحاس مادة شائعة في التصنيع الإضافي للمعادن. كان طباعة النحاس ثلاثية الأبعاد أمراً مستحيلاً لفترة طويلة، ولكن نجحت العديد من الشركات الآن في تطوير أنواع مختلفة من النحاس لاستخدامها في أنظمة التصنيع الإضافي للمعادن المختلفة.
إن تصنيع النحاس باستخدام الطرق التقليدية أمر صعب للغاية ويستغرق وقتاً طويلاً ومكلف. أما الطباعة ثلاثية الأبعاد فتزيل معظم هذه التحديات، مما يسمح للمستخدمين بطباعة أجزاء نحاسية ذات أشكال هندسية معقدة من خلال سير عمل بسيط.
النحاس معدن لين وقابل للطرق، ويستخدم بشكل شائع لتوصيل الكهرباء والحرارة. وبفضل موصليته الكهربائية العالية، يعتبر النحاس مادة مثالية للعديد من مشتتات الحرارة والمبادلات الحرارية، ومكونات توزيع الطاقة مثل قضبان التوصيل، ومعدات التصنيع مثل مقابض اللحام النقطي، وهوائيات الاتصالات اللاسلكية، وغيرها من التطبيقات.
يتميز النحاس عالي النقاء بموصلية كهربائية وحرارية جيدة، وهو مناسب لمجموعة واسعة من التطبيقات. تجعل خصائص النحاس المادية منه مادة مثالية للمبادلات الحرارية، ومكونات محركات الصواريخ، وملفات الحث، والإلكترونيات، وأي تطبيق يتطلب موصلية كهربائية جيدة مثل مشتتات الحرارة، وأذرع اللحام، والهوائيات، وقضبان التوصيل المعقدة، وغيرها.
يوفر هذا النحاس النقي تجارياً موصلية حرارية وكهربائية ممتازة تصل إلى 100% IACS، مما يجعله مثالياً للمحاثات والمحركات والعديد من التطبيقات الأخرى.
تتمتع هذه السبيكة النحاسية بموصلية كهربائية وحرارية جيدة، فضلاً عن خصائص ميكانيكية جيدة. وقد كان لهذا تأثير كبير على تحسين أداء حجرة الصاروخ.
Tungsten W1 عبارة عن سبيكة من التنجستن النقي تم تطويرها بواسطة EOS وتم اختبارها للاستخدام في أنظمة المعادن EOS وهي جزء من عائلة من المواد الانكسارية المسحوقة.
ستُستخدم الأجزاء المصنوعة من مادة EOS Tungsten W1 في هياكل توجيه الأشعة السينية ذات الجدران الرقيقة. ويمكن العثور على هذه الشبكات المضادة للتشتت في معدات التصوير المستخدمة في المجال الطبي (البشري والبيطري) والصناعات الأخرى.
يمكن أيضًا طباعة المعادن الثمينة مثل الذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم بكفاءة ثلاثية الأبعاد في أنظمة التصنيع الإضافي للمعادن.
تُستخدم هذه المعادن في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك المجوهرات والساعات، وكذلك في طب الأسنان والإلكترونيات وغيرها من الصناعات.
استعرضنا بعضًا من أشهر مواد الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية وأكثرها استخدامًا، بالإضافة إلى أنواعها المختلفة. يعتمد استخدام هذه المواد على التقنية المتوافقة معها والتطبيق النهائي للمنتج. تجدر الإشارة إلى أن المواد التقليدية ومواد الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست قابلة للتبادل تمامًا، إذ قد تختلف المواد في خصائصها الميكانيكية والحرارية والكهربائية وغيرها نتيجةً لاختلاف عمليات التصنيع.
إذا كنت تبحث عن دليل شامل للبدء في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن، فعليك الاطلاع على منشوراتنا السابقة حول كيفية البدء في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن وقائمة بتقنيات التصنيع الإضافي للمعادن، وتابعنا للمزيد من المنشورات التي تغطي جميع عناصر الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن.