AlSi10Mg Pulver: Ein technischer Überblick

Übersicht von AluSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg ist ein Aluminium-Legierungspulver, das hauptsächlich aus Aluminium zusammengesetzt ist, wobei Silizium und Magnesium die wichtigsten Legierungselemente darstellen. Es wird allgemein in Metall verwendet Additive Fertigungauch bekannt als 3D-Druck aufgrund seiner hervorragenden Festigkeit, Haltbarkeit, Schweißbarkeit und Korrosionsbeständigkeit.

AlSi10Mg-Pulver kann verarbeitet werden durch Selektives Laserschmelzen (SLM), Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und direktes Metall-Lasersintern (DMLS) zur Herstellung komplexer Metallteile mit feinen Details und benutzerdefinierten Geometrien. Aufgrund ihrer Eigenschaften ist sie für Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil, Medizin und Industrie geeignet.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden technischen Überblick über AlSi10Mg-Pulver, der seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen, Preise, Lieferanten und andere wichtige Informationen für Werkstoffingenieure, Produktdesigner und Experten für den 3D-Druck abdeckt.

AlSi10Mg-Pulver: Wichtige Details:

• Zusammensetzung:?Aluminium mit 9-11 % Silizium, 0,2-0,45 % Magnesium
• Partikelform:?Kugelformig, hohe Fließfähigkeit
• Größenpalette:?15-45 Mikrometer
• Dichte:?2,67 g/cm³
• Schmelzpunkt:?~615¡«C
• Stärke:Mittel bis hoch
• Verwendung:?Luftfahrt, Automobil, industrieller 3D-Druck

Zusammensetzung von AlSi10Mg-Pulver

Die Zusammensetzung des AlSi10Mg-Pulvers besteht hauptsächlich aus Aluminium mit Anteilen von Silizium und Magnesium als Legierungselementen. Der Nennzusammensetzungsbereich ist nachfolgend aufgeführt:

Element	Gew.-%
Aluminium (Al)	Basis/Rest
Silizium (Si)	9-11%
Magnesium (Mg)	0.2-0.45%
Andere (Fe, Mn, etc.)	< 0,55 % insgesamt

Aluminium wird Silizium zugesetzt, um seine Gießbarkeit zu verbessern und mechanische Eigenschaften wie die Streckgrenze und Härte zu erhöhen. Es erhöht die Fließfähigkeit während des Schmelzens und verbessert die Speisungseigenschaften.

Die Zugabe von Magnesium führt zu einer Ausscheidungshärtung, wodurch die Legierung durch Wärmebehandlung (gehärtet) wird. Magnesium verbessert auch die Korrosionsbeständigkeit.

Spuren von Eisen, Mangan und anderen Elementen können als Verunreinigungen bis zu maximal 0,55 % vorhanden sein. Die Anteile der Legierungszusätze können innerhalb eines Bereichs variiert werden, um die Eigenschaften an die jeweiligen Anforderungen anzupassen.

Tabelle: Bereich der Nominalzusammensetzung von AlSi10Mg-Alloypulver

Element	Minimum wt%	Maximale Gew.-%
Aluminium	Saldo	Saldo
Silizium	9	11
Magnesium	0.2	0.45
Andere	–	0.55

Eigenschaften von AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg weist Eigenschaften auf, aufgrund derer es für anspruchsvolle Anwendungen im Luft- und Raumfahrt-, Automobil- und Industriebereich geeignet ist. Die wichtigsten Eigenschaften sind unten aufgeführt:

Mechanische Eigenschaften

• Hohe Festigkeit und Härte
• Gute Duktilität im geglühten Zustand
• Ausgezeichnete Schweißbarkeit
• hohe Dauerfestigkeit

Physikalische Eigenschaften

• Dichte: 2,67 g/cm³
• Schmelzpunkt: ~615¡«C
• Wärmeleitfähigkeit: 130 W/m-K
• Wärmeleitfähigkeitskoeffizient: 21-24 x 10^-6 K^-1

Andere

• Gute Korrosionsbeständigkeit
• Hervorragende Druckbarkeit und Oberfläche
• Biokompatibel nach ISO 10993 und ASTM F67
• Nicht magnetisch

Die Dichte ist vergleichbar mit Aluminiumlegierungen wie AlSi12 und AlSi7Mg. Der Schmelzpunkt ist ebenfalls ähnlich wie bei Standard-Gusslegierungen aus Al-Si. Diese Eigenschaften ermöglichen die Verarbeitung und Konsolidierung durch Sintern und Schmelzen.

Tabelle: Hauptmerkmale von AlSi10Mg-Pulver

Immobilie	Typische Werte
Dichte	2,67 g/cc
Schmelzpunkt	~615¡«C
Wärmeleitfähigkeit	130 W/m-K
Elektrischer Widerstand	4–8 x 10 ^-8 µm
Elastizitätsmodul	70–80 GPa
Poissonzahl	0.33
Streckgrenze	215–365 MPa
Zugfestigkeit	330-430 MPa
Verlängerung	8-10%
Härte	80-100 Brinell

Bemerkung: Eigenschaften sind von der genauen Zusammensetzung, dem Herstellungsverfahren, der Bauorientierung, der Wärmebehandlung usw. abhängig. Die angezeigten Werte sind typisch oder Standard.

Die mechanischen Eigenschaften wie hohe Streck- und Zugfestigkeit sowie gute Duktilität machen AlSi10Mg für Hochleistungsbauteile in verschiedenen Branchen geeignet. Die Legierung kann zur weiteren Festigkeitssteigerung ausgehärtet werden. Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit wird durch Siliziumzugaben erreicht, die eine schützende Oxidschicht erzeugen. Insgesamt bietet AlSi10Mg eine vielseitige Kombination von Eigenschaften für die additive Metallfertigung.

Anwendungsbereiche von AlSi10Mg-Pulver

Die leichten, starken und druckfähigen Eigenschaften von AlSi10Mg-Pulver machen es zu einer der am häufigsten verwendeten Legierungen in der additiven Fertigung. Einige typische Anwendungen sind:

Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln, Raketendüsen, Strukturhalterungen, Satellitenkomponenten, UAV-Teile

Automotive: Bauteilgruppen für Antriebsstrang, Kolben, Turbolader, Wärmetauscher

Industriel: Robotik, Werkzeuge, Fixiereinrichtungen und Vorrichtungen, Antriebswellen

Medizin: Orthopädische Implantate, Prothetik, Chirurgische Instrumente

Sonstiges: Wärmetauscher, Hydraulikblöcke, Gehäuse, Kühlkanäle

AlSi10Mg ermöglicht komplexe, optimierte Geometrien, die die Leistung und Effizienz bei den oben genannten Anwendungen verbessern. Die durch 3D-Druck möglichen feinen Strukturen verbessern die Wärmeübertragung, den Flüssigkeitsfluss und andere Eigenschaften.

Das hervorragende Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht des AlSi10Mg reduziert das Bauteilgewicht unter Beibehaltung der mechanischen Leistung. Dies trägt zur Verbesserung der Kraftstoffeffizienz in Fahrzeugen und zur Senkung der Einführungskosten in Weltraumanwendungen bei.

Tabelle: Übersicht von AlSi10Mg-Anwendungen über Branchen hinweg

Sektor	Typische Anwendungen
Luft- und Raumfahrt	Turbinenschaufeln, Strukturklammern, Raketendüsen, Satelliten
Automotive	Antriebsstrang, Zylinder, Turbolader, Wärmetauscher
Industrie	Robotik, Werkzeuge, Vorrichtungen und Spannvorrichtungen
Medizinisch	Orthopädische Implantate, Prothetik
Allgemein	Wärmetauscher, Hydraulikverteiler, Gehäuse

AlSi10Mg ist nach den Normen AMS4967 und AMS4169 für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt zertifiziert. Umfangreiche Qualifikationen und Tests bestätigen seine Leistungsfähigkeit unter extremen Bedingungen. Die Biokompatibilität gemäß ISO 10993 und ASTM F67 ermöglicht den Einsatz in medizinischen Geräten und Implantaten. Insgesamt bietet AlSi10Mg eine vielseitige und leichte Materiallösung für kritische Anwendungen.

Verarbeitbarkeit von AlSi10Mg-Pulver

AlSi10Mg-Pulver kann über große additive Metallverarbeitungsmethoden wie diese verarbeitet werden:

• Selektives Laserschmelzen (SLM)
• Direct Metal Laser Singern (DMLS)
• Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

Laserbasierte Methoden: Beim SLM- und DMLS-Verfahren wird ein Hochleistungslaser verwendet, um Bereiche eines Pulverbetts selektiv aufzuschmelzen und so Schicht für Schicht Bauteile aufzubauen. Das konsolidierte Material hat vergleichbare Eigenschaften wie herkömmliche Aluminiumlegierungen. Beim SLM wird üblicherweise eine höhere Laserleistung zur vollständigen Aufschmelzung eingesetzt. Beim DMLS verwendet man eine geringere Leistung zum Sintern von Pulverpartikeln.

Elektronenstrahlschmelzen: EBM verwendet einen Elektronenstrahl als Wärmequelle, um Material zu schmelzen und zu verschmelzen. Es kann höhere Aufbauraten als Laserprozesse erzielen, da es jede Schicht schnell verschmilzt. Die Materialeigenschaften sind ähnlich wie bei SLM und DMLS.

Druck-Parameter: Typische SLM-Parameter: Laserleistung 175 - 350 W, Scangeschwindigkeit 700-1500 mm/s, Schichtdicke 20-100 µm. Für EBM: Strahlleistung 3-7 kW, Scangeschwindigkeit 1000-2500 mm/s, Schichtdicke 50-200 µm.

Weitere Methoden: AlSi10Mg-Pulver kann auch im Binder Jetting verwendet werden, bei dem ein flüssiger Binder selektiv aufgetragen wird, um die Form zu bilden. Das „rohe“ Teil wird dann gesintert. Auch Kaltgas-Spritzen ist möglich.

Tabelle: Mit AlSi10Mg-Legierungspulver kompatible AM-Verfahren

Prozess	Wärmequelle	Beschreibung
SLM	Laser	Selektives Laserschmelzen
DMLS	Laser	Direktes Metall-Lasersintern
EBM	Elektronenstrahl	Elektronenstrahlschmelzen
Binder-Jetting	Flüssiges Bindemittel	Binder gedruckt, dann gesintert
Kaltspritzen	Kinetik	Auf ein Substrat aufgetragenes Pulver

AlSi10Mg-Pulver hat eine hohe Absorptionsfähigkeit für den Laser-/Elektronenstrahl sowie einen ausgezeichneten Fluss und eine ausgezeichnete Packungsdichte. Das führt zu einer guten Verteilbarkeit auf dem Pulverbett und zu effizientem Aufschmelzen/Sintern. Die Partikelgröße und die kugelförmige Morphologie spielen ebenfalls eine wichtige Rolle.

Insgesamt bietet AlSi10Mg eine exzellente Verarbeitbarkeit für PBF und verwandte Verfahren zur Herstellung komplexer Geometrien mit guter Oberflächengüte und Funktionsauflösung.

Pulvereigenschaften und -Qualität

Das in AM-Verfahren verwendete AlSi10Mg-Pulver weist folgende Eigenschaften auf:

• Sphärische Pulvermorphologie mit glatter Oberfläche
• Fließfähigkeit mit minimaler Agglomeration
• Schüttdichte ~ 1,2-1,6 g/cm³
• Klopfdichte ~2,2-2,7 g/ccm
• Gleichmäßige Verteilungszusammensetzung
• Hohe Reinheit mit geringer Eigenporosität
• Gesteuerte Partikelgrößenverteilung

Partikelform: Eine kugelförmige Pulvermorphologie sorgt für guten Fluss und Verteilbarkeit im Pulverbett. Sie führt zu gleichmäßigem Schmelzen und Materialeigenschaften. Gaszerstäubung wird üblicherweise verwendet, um eine Sphärizität von > 90 % zu erreichen.

Fließfähigkeit: Pulver mit hoher Fließfähigkeit verteilen sich gleichmäßig und packen sich dicht auf Plattformen für Pulverbetten. Flussraten von 23-27 s/50g durch den Hall-Trichter sind typisch.

Teilchengröße: Die Teilchengrößenverteilung liegt im Allgemeinen bei 10–45 Ã×m oder 15–45 Ã×m. Größere Partikel mit ca. 35–45 Ã×m verbessern den Fluss, während kleinere Partikel mit ca. 15–25 Ã×m Dichte und Auflösung erhöhen.

Kompositionskontrolle: Eine genaue Kontrolle der Zusammensetzung innerhalb der Spezifikation maximiert die Leistung des Materials. Eine gleichmäßige Verteilung der Legierungselemente wird gewährleistet.

Reinheit: Eine hohe Reinheit mit geringer Porosität und geringen Einschlüssen verhindert Prozessmängel. Sauerstoffgehalt <1000 ppm.

Tabelle: Typische Merkmale und Eigenschaften von AlSi10Mg-Pulvern

Parameter	Typischer Wert	Rolle
Partikelform	Sphärisch >90%	Fließfähigkeit, Dichte
Partikelgröße (Ã×m)	15-45	Dichte, Auflösung
Fließrate (s/50g)	23-27	Pulverbettverdichtung
Apparente Dichte (g/cc)	1.2-1.6	Recycelfähigkeit
Schüttdichte (g/cm³)	2.2-2.7	Gründichte
Reinheit	>99,5 %	Mangelreduktion
Sauerstoff (ppm)	<1000	Saubere Schmelze

Parameter wie die Partikelformgrößenverteilung (PSD) und das Hausner-Verhältnis geben Auskunft über die Pulverqualität. Strikte Qualitätskontrollen der Gasverdüsung führen zu einer hohen Übereinstimmung von Charge zu Charge. Dem Pulver liegt ein Zusammensetzungsbericht und chargenbezogene Analysezertifikate (COA) bei.

AlSi10Mg-Pulverlieferanten

Einige der wichtigsten globalen Lieferanten von AlSi10Mg-Pulvern für AM sind:

AP&C

• Handelsname: Zerstäubtes Aluminium Pulver 5056
• Größe (Ã × m): 15-45, 23-53
• Verpackung: Abfüllung von Flaschen mit 5 kg bis hin zu 1-Tonnen-Boxen mit Argon

GE Additive

• Produktname: AlSi10Mg
• Größenbereich (Ã × m): 15-45
• Verpackung: 10 kg Flaschen mit Argon

Sandvik Osprey

• Produkt: Osprey AlSi10Mg
• Partikel: kugelförmig, D50 40 µm
• Verpackung: mit Argon gefüllte Flaschen

LPW Technologie

• Produkt: AlSi10Mg-AM-Pulver
• Größenbereich (Ã × m): 15-45
• Verpackung: 2 ÿ 12 kg-Flaschen in Argon

SLM Solutions

• Produkt: SLM AlSi10Mg
• Größenbereich (Ã × m): 15-45
• Verpackung: 10 Liter Dosen, 2 kg Flaschen

Tabelle: AlSi10Mg-Pulverlieferanten und -Spezifikationen

Anbieter	Produkt	Größe (Ã×m)	Verpackung
AP&C	Zerstäubter Al 5056	15-45	Flaschen/Kisten mit AR
GE Additive	AlSi10Mg	15-45	10 kg Flaschen mit Argon
Sandvik Osprey	Osprey AlSi10Mg	D50 40	Argonflaschen
LPW	AlSi10Mg AM	15-45	2-12-kg-Flaschen in Argentinien
SLM Solutions	SLM AlSi10Mg	15-45	Dosen/Flaschen mit AR

Kundenspezifische Varianten von AlSi10Mg mit optimierten Partikelfraktionen oder -verteilungen können auf Anfrage von Herstellern bezogen werden.

AlSi10Mg Pulverpreisgestaltung

Der Preis für AlSi10Mg-Pulver für die additive Fertigung liegt in der Regel zwischen 90-150 Euro pro kg Basierend auf Menge und Hersteller.

Preisüberlegungen:

• Menge Pulver – Preise senken sich bei größeren Bestellungen aufgrund geringerer Verpackungskosten.
• Varianten der Komposition – Kleinere Ergänzungen oder Optimierungen können die Kosten erhöhen
• Qualität und Zertifizierung – Höhere Reinheit/Konsistenz erhöht die Kosten
• Hersteller – Premium-Anbieter tendieren dazu, höhere Preise zu haben
• Verpackung – Spezialverpackungen (Dosen, Flaschen etc.) wirken sich auf den Preis aus

Richtpreis:

Menge	Preis pro kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Über 1.000 kg	$90-110

Versand, Steuern und irgendwelche speziellen Zertifizierungsanforderungen können sich zum endgültigen Lieferpreis addieren. Große OEM Bestellungen erhalten oft vom Hersteller einen vergünstigten Preis über Verträge.

Tabelle: AlSi10Mg-Pulverpreisspannen basierend auf Bestellmenge

Bestellmenge	Preis pro kg (USD)
1 kg	$140-200
10 kg	$120-160
100 kg	$100-130
Über 1.000 kg	$90-110

Auswahl des AlSi10Mg-Pulvers

Wichtige Überlegungen bei der Auswahl von AlSi10Mg-Pulver:

Anforderungen an die Bewerbung: Leistungserfordernisse wie Festigkeit, Härte, Verformbarkeit, Ermüdungslebensdauer etc. Anwendungen können auch spezifische Materialzertifizierungen erfordern.

AM-Prozessvariablen: Die Anpassung von Partikelgrößenbereich, -form und -verteilung an Druckermodell, Schichtdicke, Strahlenleistung und zugehörigen Parametern.

Qualität und Beständigkeit: Pulverchargen, die verlässlich Zusammensetzung, Reinheit, Partikelspezifikationen usw. erfüllen, sind für den Produktionseinsatz unerlässlich.

Verfügbarkeit und Lieferzeiten: Für Prototypenarbeit kann die Verfügbarkeit kleiner Mengen entscheidend sein, während die Produktion Massenaufträge und eine stabile Langzeitversorgung benötigt.

Preise: Der Preis pro kg hängt von der Menge, den Versandkosten, den Lieferantenmargen usw. ab. Bei großen OEM-Verträgen erhältst du bessere Preise.

Technischer Support: Hersteller mit starker technischer Expertise in der Metallpulverproduktion und AM können Hilfestellung zu den besten Pulveroptionen geben.

Bei der Auswahl von AlSi10Mg-Pulver empfiehlt es sich, mit etablierten Lieferanten zusammenzuarbeiten und frühzeitig bei der AM-Teiledessinierung mitzuarbeiten.

Vorteile und Nachteile von AlSi10Mg-Pulver

Vorteile

• Hohe Festigkeit bei guter Dehnbarkeit
• Exzellente Korrosionsbeständigkeit
• Gut schweiß- und bearbeitbar
• Gute thermische Eigenschaften
• Umfangreich qualifiziert für die Nutzung in der Luft- und Raumfahrt
• Biokompatibel für medizinische Implantate

Nachteile

• Niedrigere Streckgrenze im Vergleich zu AlSi7Mg- und AlSi12-Legierungen
• Anfällig für Porositätsfehler während des Druckens
• Hohe Reflektivität erfordert höhere Laserleistung
• Nicht optimal für Hochtemperaturanwendungen > 150 °C
• Kostspieliger als Legierungen aus Aluminium

FAQs

Q. Welche chemische Zusammensetzung hat AlSi10Mg-Pulver?

A. Die typische Zusammensetzung ist auf Aluminiumbasis mit 9-11% Silizium und 0,2-0,45% Magnesium. Die restlichen Spuren reichen insgesamt bis zu <0,55%.

Q. Wie ist die Dichte von AlSi10Mg und AlSi10Mg Pulver?

A. Die Dichte liegt bei etwa 2,67 g/cc sowohl für die Legierung in Bulk-Form als auch in Pulverform.

F: Welche mechanischen Eigenschaften haben AlSi10Mg-Teile, die durch AM hergestellt werden?

A. Gedrucktes AlSi10Mg hat eine Zugfestigkeit von 330-430 MPa, eine Streckgrenze von 215-365 MPa und eine Bruchdehnung von 8-10 % im as-built Zustand. Eine Wärmebehandlung kann die Eigenschaften weiter verbessern.

F. Welche Partikelgröße wird fur AlSi10Mg-Pulver in der additiven Fertigung empfohlen?

A. Normalerweise wird ein Partikelgrößenbereich von 15-45 Mikron genutzt, wobei die Größenverteilung für bestimmte Drucker und die Anforderungen an die Schichtdicke optimiert werden kann.

F. Können Sie Maschinen-/Schweißteile aus AlSi10Mg AM herstellen?

A. Ja, 3D-gedruckte AlSi10Mg-Teile können nach einer geeigneten Spannungsarmglühung auf herkömmliche Weise bearbeitet und geschweißt werden.

F. Ist AlSi10Mg-Pulver wiederverwendbar?

A. AlSi10Mg-Pulver kann typischerweise 5-10 Mal recycelt werden, bevor eine Wiederaufbereitung erforderlich ist, abhängig vom AF-Verfahren und dem Verschmutzungsgrad.

Schlussfolgerung

AlSi10Mg ist ein bedeutendes Aluminium-Legierungspulver für die additive Metallfertigung, das in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Medizin und Industrie eingesetzt wird. Zu den wesentlichen Vorteilen gehören ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete mechanische Eigenschaften und umfangreiche Zertifizierungen für anspruchsvolle Anwendungen.

AM ermöglicht komplexe optimierte Geometrien, die durch Gießen oder Bearbeitung nicht möglich sind. AlSi10Mg-Pulver mit kontrollierten Teilcheneigenschaften und Zusammensetzung sind entscheidend für die Herstellung fehlerfreier Teile. Führende globale Lieferanten bieten hochwertiges Pulver, das auf AM-Prozesse wie DMLS und SLM zugeschnitten ist.