AlSi12-Pulver: Ein umfassender Leitfaden

Übersicht

AlSi12-Pulver ist ein Aluminiumlegierungspulver mit einem Siliziumgehalt von etwa 12%. Es wird in der Regel als Pulver für additive Fertigungsverfahren wie selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) zur Herstellung von Metallteilen verwendet.

Einige wichtige Eigenschaften und Merkmale von AlSi12-Pulver:

  • Aluminiumlegierung mit Siliziumgehalt 11-13%
  • Fließfähiges kugelförmiges Pulver, ideal für die Pulverbettschmelze
  • Hohe Fließfähigkeit ermöglicht gleichmäßiges Verteilen des Pulvers
  • Gute Wärmeleitfähigkeit
  • Niedriger Wärmeausdehnungskoeffizient
  • Hohe Aufbauraten und geringe Porosität bei gedruckten Teilen
  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Weit verbreitet in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie und in industriellen Anwendungen

AlSi12-Pulvertypen

TypBeschreibungMerkmale
Zerstäubtes GasHergestellt im Inertgas-ZerstäubungsverfahrenSphärische Form, gute Fließfähigkeit, optimierte Partikelgrößenverteilung
Plasma zerstäubtHergestellt durch PlasmazerstäubungKugelförmigere, glattere Oberfläche, bessere Fließfähigkeit als bei Gaszerstäubung
RecyceltWiederverwendetes Pulver aus früheren DruckenUnregelmäßige Formen, Satellitenpartikel, Verunreinigungen
GemischtGemisch aus neuem und wiederverwendetem PulverKontrollierte Partikelgrößenverteilung

Eigenschaften von AlSi12-Pulver

ParameterTypischer Wert
Siliziumgehalt11-13 wt%
PartikelformSphärisch
Partikelgröße15-45 μm
Scheinbare Dichte1,8-2,5 g/cc
Dichte des Gewindebohrers2,2-3,0 g/cc
FließfähigkeitAusgezeichnet
Restsauerstoffgehalt<0,2 wt%
Reststickstoffgehalt<0,04 wt%

AlSi12-Pulver Anwendungen

IndustrieVerwendet
Luft- und RaumfahrtMotorkomponenten, Strukturteile, Halterungen
AutomobilindustrieKolben, Pleuelstangen, Turbolader
IndustriellWärmetauscher, Werkzeuge, Vorrichtungen
MedizinischeOrthopädische Implantate, Prothetik
VerteidigungLeichte Panzerung, Rohre
AlSi12-Pulver

Wie man AlSi12-Pulver auswählt

Bei der Auswahl von AlSi12-Pulver für die additive Fertigung müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

Pulver Typ

  • Unverdünnte gaszerstäubte und plasmagestäubte Pulver bieten optimale Eigenschaften
  • Recycelte und gemischte Pulver sind wirtschaftlicher
  • Plasmagestäubtes Pulver wird für kritische Anwendungen bevorzugt, die hervorragende Eigenschaften erfordern.

Partikelgrößenbereich

  • Ein typischer Bereich ist 15-45 μm
  • Größenverteilung beeinflusst Packungsdichte, Porosität, Oberflächenbeschaffenheit
  • Feinere Partikel unter 10 μm können Staubprobleme verursachen
  • Gröbere Partikel über 45 μm verringern die Auflösung

Scheinbare Dichte

  • Höhere Dichte über 2,0 g/cc verbessert die Pulverbettdichte
  • Geringere Dichte unter 1,5 g/cc verursacht Probleme bei der Ausbreitung des Pulvers

Merkmale der Strömung

  • Durchflussraten von 18-23 s/50 g bevorzugt mit Hall-Durchflussmesser
  • Geringere Fließfähigkeit kann die gleichmäßige Verteilung des Pulvers stören

Zusammensetzung

  • Aluminiumgehalt über 85 Gew.-%%
  • Silizium 11-13 wt% für Ausscheidungshärtung
  • Niedriger Sauerstoff- und Stickstoffgehalt entscheidend für mechanische Eigenschaften

Hersteller Reputation

  • Beziehen Sie Pulver von etablierten, renommierten Herstellern
  • Strenge Qualitätskontrolle und Konsistenz zwischen den Chargen gewährleisten

Wo kann man AlSi12-Pulver kaufen?

AlSi12-Pulver kann von den folgenden großen Anbietern bezogen werden:

Hersteller von Pulvern

UnternehmenBeschreibung
AP&CFührender Hersteller von Titan-, Aluminium- und Nickellegierungen
Zimmerer-ZusatzstoffBietet gasverdüstes AlSi12-Pulver
ECKA-GranulatGlobaler Anbieter von Metallpulvern mit Sitz in Deutschland
ErasteelHersteller von kugelförmigem, gaszerstäubtem AlSi12
LPW-TechnologieLiefert kundenspezifische Aluminiumlegierungspulver
PraxairGas- und Plasmazerstäubung, breites Angebot an Legierungen
Sandvik FischadlerGlobaler Pulverlieferant, einschließlich AlSi12

Pulver Verteiler

UnternehmenStandort
3DXtechGrand Rapids, MI, USA
Moderne Pulver und BeschichtungenQuebec, Kanada
CNPC-Pulver-GruppeSchanghai, China
HöganäsSchweden
LPW-TechnologieCheshire, Großbritannien
Innovationen in der WerkstofftechnikSingapur
Sigma AldrichGlobale Standorte

Preise für AlSi12-Pulver

Pulver TypPreisspanne
Unverdünntes Gas zerstäubt$60-100 pro kg
Virgin Plasma zerstäubt$80-150 pro kg
Recycelt$30-60 pro kg
Gemischt$40-80 pro kg

Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Standort, Hersteller und Kauf über Händler oder direkt. Für plasmagestäubtes Pulver werden höhere Preise verlangt als für gasgestäubtes.

Installation und Betrieb des AlSi12-Pulvervorrats

Die Verwendung von AlSi12-Pulver als Ausgangsmaterial für die additive Fertigung erfordert eine ordnungsgemäße Lagerung, Handhabung, Beladung und Siebung:

Lagerung von Pulver

  • Ungeöffnete Behälter in einer trockenen, kühlen Umgebung aufbewahren
  • Vermeiden Sie Temperaturschwankungen und Feuchtigkeit, die zu Verklumpungen führen können.
  • Begrenzen Sie die Exposition gegenüber Sauerstoff durch Verwendung eines versiegelten Behälters
  • Originalverpackung oder mit Inertgas gespülte Behälter verwenden

Handhabung von Pulver

  • Tragen Sie Nitrilhandschuhe, um Hautkontakt und Kontamination zu vermeiden.
  • Schütten Sie das Pulver langsam, um die Staubentwicklung zu minimieren.
  • Antistatische Werkzeuge und Absaugung für verschüttete Flüssigkeiten verwenden

Beladen der Maschine

  • Nivellieren Sie das Pulverbett und verteilen Sie es gleichmäßig mit dem Rückstreichmechanismus.
  • Einstellen der Streugeschwindigkeit, des Schaufelabstands und der Pulverschichtdicke
  • Sicherstellung einer gleichmäßigen Ablagerung für konsistente Schmelzbäder

Pulversiebung

  • Pulver zwischen den Drucken sieben, um Agglomerate aufzubrechen
  • Verwenden Sie eine Maschenweite von etwa 40 μm für eine effektive Siebung
  • Gesiebtes Pulver getrennt von ungesiebten Mengen sammeln

Umweltkontrolle

  • Umgebungstemperaturen von 15-25°C und Luftfeuchtigkeit 20-50% aufrechterhalten
  • Verwendung von Inertgas-Spülsystemen zur Vermeidung von Oxidation
  • Installation von Verschmutzungskontroll- und Entlüftungssystemen

Sicherheitsausrüstung

  • Geeignete Atemschutzgeräte, Staubmasken und Schutzkleidung verwenden
  • Pulvermengen über 2 lbs erfordern möglicherweise geerdete Geräte
  • Befolgen Sie alle Sicherheitsmaßnahmen gemäß OSHA und SDS

AlSi12 Druckparameter

Optimierte Druckparameter sind entscheidend für qualitativ hochwertige AlSi12-Teile:

Laser-Pulverbett-Schmelzparameter

ParameterTypischer Wert
Schichtdicke20-50 μm
Abstand zwischen den Luken100-150 μm
Scan-Geschwindigkeit700-1100 mm/s
Laserleistung190-350 W
Durchmesser des Strahls50-100 μm
Pulverbetttemperatur100-220°C

Parameter für das Elektronenstrahlschmelzen

ParameterTypischer Wert
Schichtdicke50-100 μm
Zeilenversatz>50 μm
Scan-Geschwindigkeit1000-3000 mm/s
Strahlleistung3-7 kW
Balkengröße100-300 μm
Pulverbetttemperatur650-1100°C

Wichtige Druckrichtlinien

  • Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur im gesamten Pulverbett
  • Verwendung höherer Temperaturen für eine bessere Sinterung des Pulvers
  • Parameter anpassen, um Balling, Porosität und Rissbildung zu vermeiden
  • Optimierung von Scanmustern und Stützstrukturen
  • Skalierung der Parameter auf der Grundlage von Teilegröße und Geometrie
AlSi12-Pulver

AlSi12 Nachbearbeitung

Gängige Nachbearbeitungsmethoden für gedruckte AlSi12-Teile sind:

  • Entfernung des Pulvers - Verwenden Sie Bürsten, Druckluft oder Vibration, um loses Pulver zu entfernen.
  • Stressabbau - Wärmebehandlung bei 300°C für 2 Stunden zum Abbau von Eigenspannungen
  • Heißisostatisches Pressen - Anwendung hoher Temperatur und hohen Drucks, um innere Hohlräume und Porosität zu schließen
  • Oberflächenbearbeitung - CNC-Fräsen, Drehen, Bohren zur Verbesserung von Oberflächengüte und Toleranzen
  • Läppen und Polieren - Oberflächen mit Schleifmitteln und Polierpasten glätten
  • Beschichtung - Aufbringen metallischer Beschichtungen wie Nickel oder Kupfer zur Verbesserung von Ästhetik und Leitfähigkeit
  • Anstriche und Beschichtungen - Verwendung von Farbeindringmitteln, Grundierungen und Anstrichen für den Farb- und Korrosionsschutz

Die richtige Nachbearbeitung ist entscheidend für die Verbesserung der funktionalen Leistung von additiv gefertigten AlSi12-Bauteilen. Die verwendeten Methoden hängen von den Anwendungsanforderungen, den Kosten, der Vorlaufzeit und den gewünschten Eigenschaften ab.

AlSi12 Materialeigenschaften

AlSi12 weist die folgenden mechanischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften auf:

Mechanische Eigenschaften

EigentumWie gedrucktGeschmiedetes AlSi12
Dichte2,66-2,72 g/cc2,66-2,68 g/cc
Härte110-150 HB85-105 HB
Zugfestigkeit400-480 MPa220-300 MPa
Streckgrenze250-350 MPa140-240 MPa
Dehnung bei Bruch1-5%8-10%
Elastizitätsmodul80-90 GPa72-77 GPa

Physikalische Eigenschaften

EigentumTypischer Wert
Schmelzpunkt~600°C
Wärmeleitfähigkeit130-160 W/m-K
Elektrischer Widerstand4-8 μΩ-cm
CTE20-23 x10-6 °C-1

Chemische Eigenschaften

  • Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen
  • Gute chemische Stabilität für industrielle Anwendungen
  • Anfällig für galvanische Korrosion bei Kontakt mit ungleichen Legierungen

Anwendungen von AlSi12-Teilen

Zu den wichtigsten Anwendungen von additiv gefertigten AlSi12-Bauteilen gehören:

Luft- und Raumfahrtanwendungen

  • Motorhalterungen, -befestigungen, -gehäuse, -kanäle
  • Strukturelle Gerüste, Flugzeugrahmen, Tragflächen, Leitwerke
  • Leichte Satelliten- und Drohnenkomponenten
  • Rotorblätter, Motorblätter und Laufräder

Automobilanwendungen

  • Räder und Gehäuse für Turbolader
  • Kolben, Bremsscheiben, Teile für den Antriebsstrang
  • Leichtgewichtige Komponenten für Fahrwerk, Getriebe und Antriebsstrang
  • Wärmetauscher, Öltanks, Pumpen

Industrielle Anwendungen

  • Presswerkzeuge, Vorrichtungen, Lehren
  • Robotik, UAVs, Drohnenteile
  • Kühlkörper, Gehäuse, Hydraulikverteiler
  • Kundenspezifische Greifer, Hebel, Gehäuse

Mit Eigenschaften wie hoher Festigkeit, geringem Gewicht, Wärmeleitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit eignet sich AlSi12 für robuste Funktionskomponenten in den Bereichen Automobil, Luft- und Raumfahrt, Industrie und Konsumgüter.

Vor- und Nachteile von AlSi12-Pulver

AlSi12-Pulver bietet mehrere Vorteile, aber auch einige Einschränkungen:

Vorteile

  • Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
  • Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit
  • Gute Korrosionsbeständigkeit
  • Hohe Aufbauraten und Auflösungen
  • Nahezu vollständig dicht gedruckte Teile
  • Kostengünstig im Vergleich zu anderen Aluminiumlegierungen
  • Wiederverwertbarkeit von unbenutztem Pulver

Beschränkungen

  • Geringe Duktilität und Dehnung
  • Schwierigkeit bei der Herstellung großer Überhänge
  • Hohe Eigenspannungen im unbedruckten Zustand
  • Erfordert heißisostatisches Pressen zum Spannungsabbau
  • Geringere Zerspanbarkeit als Knetlegierung AlSi12
  • Begrenzte Verfügbarkeit von plasmagestäubtem Pulver

Insgesamt bietet AlSi12 eine ausgewogene Materialoption für Anwendungen in der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt und der industriellen additiven Fertigung, die eine hohe Festigkeit, ein geringes Gewicht und eine hohe thermische Leistung erfordern.

Wie wählt man zwischen AlSi12, AlSi10Mg und Scalmalloy®?

AlSi12, AlSi10Mg und Scalmalloy® sind beliebte Aluminiumlegierungen für das Laser-Pulverbettschweißen. Hier finden Sie einen Vergleich ihrer Eigenschaften und Anwendungen:

ParameterAlSi12AlSi10MgScalmalloy®
ZusammensetzungAl-11-13SiAl-9-11SiAl-6,2Mg-0,5Sc-0,4Zr
Wesentliche MerkmaleHohe Festigkeit, WärmeleitfähigkeitAusgezeichnete Festigkeit und DuktilitätHöchste Festigkeit, Härte
Dichte2,7 g/cc2,7 g/cc2,67 g/cc
Zugfestigkeit400-480 MPa450-500 MPa500-520 MPa
Dehnung1-5%7-10%10-13%
Passform der AnwendungFunktionsteile für hohe TemperaturenDuktile StrukturkomponentenBeschläge, Halterungen für die Luft- und Raumfahrt

AlSi12 wird wegen seiner hohen Temperaturstabilität und Wärmeleitfähigkeit bevorzugt. Es eignet sich für industrielle Werkzeuge, Motorenteile für die Luft- und Raumfahrt und Automobilkomponenten.

AlSi10Mg bietet die besten Allround-Eigenschaften. Es eignet sich für leichte Strukturteile in den Bereichen Luftfahrt, Verteidigung und Automobilbau.

Scalmalloy® wird gewählt, wenn maximale Festigkeit und Härte erforderlich sind. Es ist ideal für dünnwandige Halterungen, Luftfahrtarmaturen und Bauteile, die eine hohe Streckgrenze erfordern.

Instandhaltung von AlSi12-Pulver-Feedstock

Um eine optimale Leistung von AlSi12-Pulver zu gewährleisten:

  • Versiegelte Pulverbehälter ordnungsgemäß in kühlen, trockenen Räumen lagern, um Verunreinigungen zu vermeiden. Von Temperaturschwankungen fernhalten.
  • Überwachen Sie das Pulver auf Veränderungen der Fließfähigkeit, Dichte oder Zusammensetzung im Laufe der Zeit. Testen Sie ältere Pulver vor der Verwendung.
  • Das Pulver regelmäßig mit einer Maschenweite von 40-63 μm sieben, um Agglomerate aufzubrechen. Extrem feine Partikel unter 10 μm werden verworfen.
  • Mischen Sie nach 5-10 Wiederverwendungszyklen kleine Mengen neuen Pulvers, um wiederverwendetes älteres Pulver aufzufüllen.
  • Füllen Sie die vorhandenen Pulvermengen in den Maschinentrichtern nicht auf. Verwenden Sie frische, vorgesiebte Chargen für eine gleichmäßige Ausbringung.
  • Erwägen Sie die Verwendung von Feuchtigkeitsregulierung, Inertgas-Handschuhboxen und versiegelten Behältern, um die Oxidation während der Lagerung und Handhabung zu minimieren.
  • Alle im Sicherheitsdatenblatt aufgeführten Sicherheitsmaßnahmen befolgen. Bei der Handhabung und beim Beladen der Maschine geeignete PSA verwenden.

Eine ordnungsgemäße Wartung gewährleistet, dass AlSi12-Pulver frei fließend und verformbar bleibt, was zu qualitativ hochwertigeren gedruckten Komponenten mit den erwarteten Materialeigenschaften führt.

AlSi12-Pulver

FAQs

Wofür wird AlSi12-Pulver verwendet?

AlSi12 wird üblicherweise zur additiven Fertigung hochfester, wärmeleitender Teile für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und industrielle Anwendungen wie Triebwerkskomponenten, Halterungen, Turbomaschinen und Wärmetauscher verwendet.

Ist für AlSi12-Pulver eine Wärmebehandlung erforderlich?

Im unbedruckten Zustand weisen AlSi12-Bauteile hohe Eigenspannungen auf. Eine Wärmebehandlung wie das Spannungsarmglühen bei 300 °C für 2 Stunden oder das heißisostatische Pressen hilft, die inneren Spannungen zu reduzieren und die Duktilität zu verbessern.

Wie wird AlSi12-Pulver hergestellt?

AlSi12 wird durch Inertgas- oder Plasmazerstäubung hergestellt, um ein kugelförmiges Pulver zu erzeugen, das für die additive Fertigung geeignet ist. Die Pulverpartikel verfestigen sich schnell aus geschmolzenem Material mit der gewünschten Legierungszusammensetzung.

Ist AlSi12 stärker als Aluminium?

Ja, AlSi12 ist aufgrund der Ausscheidungshärtung durch den Siliziumgehalt wesentlich fester als reine Aluminiumlegierungen. AlSi12-Pulver hat eine Zugfestigkeit von 400-480 MPa gegenüber nur 90-200 MPa für Aluminium.

Wie hoch ist die Dichte von AlSi12?

Die Dichte von AlSi12-Pulver liegt zwischen 2,66 und 2,72 g/cm3 im unbedruckten Zustand. Dies ist mehr als 20% niedriger als die Dichte von Stahl, so dass leichtere Komponenten gebaut werden können.

Kann man AlSi12 schweißen?

Ja, AlSi12 kann mit Verfahren wie Metall-Inertgas (MIG)-Schweißen und Wolfram-Inertgas (WIG)-Schweißen geschweißt werden. Das Schweißen von AlSi12 erfordert eine kontrollierte Wärmezufuhr, um Heißrisse und Verbindungsschwächen zu minimieren.

Was ist die stärkste Aluminiumlegierung?

Unter den Aluminiumgusslegierungen hat A206 die höchste Festigkeit mit einer Zugfestigkeit von über 500 MPa. Bei den Knetlegierungen ist Aluminium 7075 mit einer Zugfestigkeit von über 570 MPa am stärksten. Für die additive Fertigung bietet Scalmalloy® eine Festigkeit von über 520 MPa.

Ist AlSi12 korrosionsbeständig?

AlSi12 weist aufgrund der passiven Oxidschicht, die sich auf seiner Oberfläche bildet, eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Es bietet einen guten Korrosionsschutz in verschiedenen Umgebungen und Anwendungen, ohne dass Schutzschichten erforderlich sind.

Was ist der Unterschied zwischen AlSi10Mg und AlSi12?

Der Hauptunterschied ist ihr Siliziumgehalt. AlSi10Mg hat 9-11% Si, während AlSi12 11-13% Si enthält. Der höhere Siliziumgehalt sorgt bei AlSi12-Pulver für eine bessere Verschleißfestigkeit und Zugfestigkeit.

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