以下是對3D打印鋁合金材料更詳細的介紹：
常見的3D打印鋁合金材料
• AlSi10Mg：
• 成分與性能特點：主要由鋁、硅和鎂組成，硅含量約為10%，鎂含量約為0.2%-0.45%。具有良好的流動性和可加工性，能制造出復雜形狀的零件，強度和硬度較高，屈服強度可達200MPa以上，抗拉強度可達300MPa以上，延伸率可達5%-10%，耐腐蝕性能良好，密度約為2.68g/cm³，可實現輕質化設計。
• 應用領域：廣泛應用于航空航天領域，如制造飛機發動機葉片、機翼結構件等；在汽車制造中，可用于制造發動機缸體、變速器殼體等；在醫療器械領域，可用于制造骨科植入物等。
• Scalmalloy：
• 成分與性能特點：是一種專為增材制造而開發的由鈧、鋁和鎂制成的高性能合金，鈧的加入顯著提高了合金的強度和硬度，同時保持了良好的韌性和耐腐蝕性，其強度比普通鋁合金高出很多，甚至比一些鈦合金還要堅固，可用于制造對強度和輕量化要求較高的部件。
• 應用領域：在航空航天領域，可用于制造衛星部件、火箭發動機零部件等；在高端運動器材領域，如自行車車架、高爾夫球桿等。
• A5083-ram5：
• 成分與性能特點：屬于Al-Mg-Si系合金，具有良好的成形加工性能、抗蝕性和焊接性。利用elementum3d獲得專利的反應性增材制造（ram）技術，制造出適合3D打印的納米級增強材料，具有精細等軸微結構，強度明顯高于鍛造5083產品，打印后的A5083-ram5的屈服強度是應變硬化鍛造5083-H116的1.8倍，在應力消除狀態下，屈服強度是鍛造5083-O的2.9倍。
• 應用領域：可用于壓力容器、船舶部件、航空航天部件以及能源領域應用。
• F357：
• 成分與性能特點：是一種鋁合金，具有良好的流動性和可鑄造性，適合3D打印薄壁和復雜結構，能夠制造出高精度的零件，其力學性能良好，強度和硬度可滿足多種工程應用需求。
• 應用領域：在航空航天領域，可用于制造一些小型的結構件和零部件；在汽車制造中，可用于制造發動機進氣歧管、散熱器等；在電子設備領域，可用于制造一些具有復雜內部結構的散熱部件等。
鋁合金3D打印工藝
• 激光粉末床熔合（LPBF）：
• 原理及特點：通過高能量密度激光束掃描熔化鋁合金粉末，層層疊加制造零件。可制造出納米級的特定材料微觀結構，如AlSi10Mg合金的連續三維雙相蜂窩狀納米結構，能有效提高材料的性能。但鋁合金在LPBF過程中，從高熔池溫度到室溫存在大體積收縮，且其高反射率和導熱率需要更高的激光能量，同時低液相線溫度易導致產生動態熔池，這些因素可能導致幾何缺陷和粉末堵塞等問題。
• 參數控制：需根據鋁合金材料的特性，優化和調整打印參數，如激光功率、掃描速度、掃描間距、鋪粉厚度等，以控制孔隙率、微觀結構和最終材料特性。
• 電子束熔煉（EBM）：
• 原理及特點：與LPBF類似，但使用電子束作為能量源。電子束能量高、聚焦性好，能夠快速熔化鋁合金粉末，適用于對溫度敏感的鋁合金材料，可制造出具有良好致密度和力學性能的零件。同時，EBM過程在真空環境下進行，可有效避免鋁合金氧化，提高零件的質量和性能。
• 應用限制：設備成本較高，且需要在真空環境下進行操作，對設備的密封性和真空系統要求較高，因此其應用范圍相對較窄，主要用于一些對零件質量和性能要求極高的領域。
• 粘結劑噴射：
• 原理及特點：先將鋁合金粉末鋪在打印平臺上，然后噴射粘結劑將粉末粘結在一起形成零件的形狀，再經過脫脂和燒結等后處理工序，得到最終的鋁合金零件。該工藝可制造出復雜形狀的零件，且對粉末的粒度要求相對較寬，能夠降低材料成本。
• 后處理要求：脫脂處理需在一定溫度和氣氛下進行，使粘結劑緩慢分解并從零件中排出，脫脂過程需要精確控制升溫速率和時間，以防止零件開裂或變形；燒結處理溫度一般較高，使粉末顆粒之間充分擴散和冶金結合，形成致密的鋁合金零件。
• 電弧增材制造（WAAM）：
• 原理及特點：以鋁合金絲材為原材料，通過電弧作為熱源熔化絲材，逐層堆積制造零件。該工藝具有較高的沉積效率，可用于制造大型鋁合金結構件，能夠顯著縮短制造周期和降低成本。
• 質量控制挑戰：由于電弧能量較大，在制造過程中容易產生較大的熱應力，可能導致零件變形和開裂，需要采取有效的工藝措施進行控制，如優化焊接參數、采用合適的冷卻方式等。