PSI 원자화로 3D 프린팅용 알루미늄 분말 최적화

2022년 9월 29일

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영국 East Sussex의 Hailsham에 위치한 Phoenix Scientific Industries(PSI)는 알루미늄 처리에 사용되는 첨단 원자화 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다고 보고했습니다. PSI는 HERMIGA 분무기 제품군을 통해 고객에게 고품질 구형 알루미늄 분말을 생산할 수 있는 ATEX 등급 장비를 제공합니다. 입자 크기 분포를 최종 사용자에 맞게 조정하여 레이저 빔 분말 베드 융합(PBF-LB) 적층 제조와 같은 응용 분야의 미세한 범위를 포함하여 높은 수율을 달성할 수 있습니다. HERMIGA 포트폴리오는 R&D부터 고용량 생산 규모 시스템까지 다양하며 배치 및 연속 주입 모드로 제공됩니다. 이는 PSI의 분말 야금 개발 활동과 생산 후 분말 처리 기술로 더욱 보완됩니다.

알루미늄은 산소에 대한 친화력이 있는 저밀도 반응성 금속이라고 PSI는 설명합니다. 자연계에서는 화합물 형태로 발견되며, 보크사이트(주로 산화알루미늄)는 순수 알루미늄 금속 생산(전해 환원이 필요한 에너지 집약적 공정)을 위한 가장 일반적인 원료입니다. 반응성 금속인 알루미늄은 가연성 및 잠재적으로 가연성이 있습니다. 특정 화학 반응에서는 가연성 가스도 방출합니다(예: 2Al + 3H2O = Al2O3 + H2). 알루미늄은 공기에 노출되면 쉽게 안정적인 산화물 층을 형성하며 일단 코팅되면 벌크 부품은 일상적인 여러 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.

그러나 분말 형태에서는 표면적이 증가하여 위험 요인이 증가하고 연소 가능성이 널리 인식됩니다. 생산 및 취급 문제를 야기할 수 있는 바로 그 특성으로 인해 알루미늄 분말은 열 분사 코팅, 페인트 생산, 적층 제조, 촉매, 고체 추진제, 불꽃놀이 및 폭발물을 포함한 광범위한 응용 분야에 매우 유용할 수 있습니다.

적층 제조의 성장은 특히 레이저 및 전자빔 AM 공정의 고유한 용융 및 응고 특성에 적합한 새로운 구성의 개발을 촉진했습니다. 이러한 합금 중 다수는 희토류 Ti 및 Zr과 같은 반응성 원소를 포함하고 있으며 PSI의 120 시리즈 HERMIGA 생산 규모 분무기에서 제공되는 깨끗한 진공/불활성 가스 용해 및 분무 기술이 필요합니다. 그러한 분무기 중 하나가 최근 프랑스 Uckange에 있는 IRT M2P의 금속 분말 시설에 설치되었습니다. PSI는 설치 공간이 제한된 기존 고층 건물에 맞도록 지붕을 통해 설치되는 더 큰 분무기 구성 요소로 인해 설치가 특정 문제에 직면했다고 설명했습니다.

PSI는 적층 제조용 A20X™ 알루미늄 합금 개발에도 참여했다고 보고했습니다. 이 합금은 TiB2 함량의 분산 경화 효과로 인해 특히 우수한 고온 강도를 가지며 NATEP 자금 지원을 통해 개발되었습니다.높은에스필요ㅏ빛의피 적층제조(HIGHSAP) 프로젝트를 위한 주문입니다. 컨소시엄은 Aeromet(리드 파트너), PSI, Renishaw 및 Rolls Royce를 모아 항공우주, 국방 및 자동차 응용 분야의 AM 생산 요구 사항을 충족하는 데 가장 적합한 특성을 달성하기 위해 원자화로 생산된 A20X 분말을 최적화했습니다. PSI에서 생산된 분말을 사용하여 컨소시엄은 기계적 테스트 표본과 부품을 적층 방식으로 제조했습니다. 컨소시엄의 전문 지식과 역량을 결합하여 다음과 같은 실온 특성을 달성했습니다. 최대 강도 511MPa, 항복 강도 440MPa, 연신율 13%(고온 테스트도 수행). AT20X 파우더는 현재 시판 중입니다.

지난 4년 동안 PSI는 유동층 기술 분야에 진출했습니다. FBR은 금속성 및 기타 분말 가공에 매우 다양한 용도로 사용됩니다. 응용 분야에는 열처리, 화학 반응 및 상업적으로 매력적인 용량으로 확장할 수 있는 벌크 분말의 화학 기상 증착(CVD)을 통한 코팅이 포함됩니다. 유동층의 질량 및 열 전달 특성은 특히 높은 온도에서 가공하는 데 적합하며 압력을 쉽게 조정하여 출력을 최적화할 수 있습니다.