Met behulp van traditionele productietechnieken kunnen duizenden legeringen worden bewerkt. Voor metaal 3D-printtechnologie is het aantal beschikbare materialen extreem beperkt en heeft het geen decennia aan verwerking en gebruikservaring zoals traditionele verwerking. Bovendien vereisen lucht- en ruimtevaartcomponenten vaak kritische eigenschappen die zijn ontworpen voor extreem kleine drempels voor gebruik in ruwe omgevingen (hoge drukken, corrosieve vloeistoffen of temperaturen zo laag als -252 graden tot hoge temperaturen boven 1000 graden), en dergelijke componenten moeten om duizenden uren veilig en betrouwbaar te werken bij hoogfrequente cycli. Hierdoor worden hoge eisen gesteld aan de gekozen legeringen voor eindgebruikcomponenten.
De metalen die nodig zijn voor additieve fabricage in de lucht- en ruimtevaart omvatten aluminiumlegeringen, roestvrij staal, titaniumlegeringen, op nikkel en ijzer gebaseerde superlegeringen, koperlegeringen en vuurvaste legeringen. NASA-ingenieurs hebben 53 legeringen samengevat die geschikt zijn voor additieve productie van metalen op basis van huidig onderzoek en industriële toepassingen, die bijna alle huidige procestypes dekken, van smelten tot vorming in vaste toestand. Sommige van deze legeringen zijn afgeleid van traditionele bewerkingsmaterialen en worden nog steeds gebruikt om lucht- en ruimtevaartcomponenten te maken. Zowel nieuwe materialen als bestaande legeringen worden voortdurend ontwikkeld en geoptimaliseerd. Er is nog veel ruimte voor uitbreiding in de samengevatte soorten materialen. Veel legeringen hebben pas de ontwikkelingsfase bereikt en zijn mogelijk niet volledig compatibel met de luchtvaartindustrie met behulp van specifieke additieve productieprocessen. Vereisten voor lucht- en ruimtevaarttoepassingen.
Afhankelijk van het gebruikte additieve fabricageproces, kan de grondstof worden geclassificeerd als een voorgelegeerd poeder (meestal geproduceerd door gasverstuiving), draad, plaat of massieve staaf, enz. Hoewel het aantal beschikbare materialen beperkt is in vergelijking met gesmede legeringen, er zijn nog steeds veel algemeen gebruikte en bekende hoge-temperatuur en populaire legeringen voor de ruimtevaart beschikbaar, met verschillende niveaus van rijpheid.
Op nikkel en ijzer gebaseerde superlegeringen worden meer gebruikt vanwege hun uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen en drukken en worden vaak gebruikt in ruwe omgevingen (corrosie- en oxidatiebestendigheid). Op nikkel gebaseerde superlegeringen worden veel gebruikt bij 3D-printen, waarbij In625 en In718 de meest prominente zijn voor veel toepassingen. Op ijzer gebaseerde superlegeringen zoals A-286, JBK-75 en NASA HR-1 worden vaak gebruikt in waterstoftoepassingen onder hoge druk (zoals raketmotoren) en kunnen de risico's verminderen die gepaard gaan met waterstof omgeving brosheid. Bovendien hebben deze superlegeringen een hoge kruipweerstand, een combinatie van eigenschappen die helpen om de efficiëntie van moderne vliegtuigmotoren aanzienlijk te verhogen. Superlegeringen zijn belangrijke materialen bij de vervaardiging van veel componenten, zoals hogedrukgasturbineverbrandingsovens, turbines, behuizingen, schijven en schoepen. Andere toepassingen bij hoge en lage temperaturen zijn onder meer kleppen, turbines, injectoren, ontstekers en spruitstukken voor vloeibare raketmotoren. Momenteel bestaat meer dan 50 procent van de massa van geavanceerde vliegtuigmotoren uit op nikkel gebaseerde superlegeringen.
Sterkte-gewichtsverhouding is een andere belangrijke indicator, en titaniumlegeringen worden veel gebruikt in de ruimtevaart vanwege hun uitstekende corrosie- en temperatuurbestendigheidseigenschappen, evenals uitstekende specifieke sterkte, en hebben de aandacht getrokken op het gebied van additieve productie . Ti6Al4V is met name een veel voorkomende legering voor landingsgestellen, lagerframes, roterende delen, compressorschijven en -bladen, cryogene drijfgastanks en vele andere ruimtevaartcomponenten. Ti6242 kan worden gebruikt voor compressorbladen en roterende machineonderdelen, en TiAl-legeringen kunnen worden gebruikt voor dergelijke turbinebladen.
Hoewel ze minder sterk zijn dan titaniumlegeringen, hebben aluminiumlegeringen een goede sterkte-gewichtsverhouding en zijn ze een algemeen en volwassen materiaal voor de ruimtevaart. Aluminiumlegeringen voor de productie van additief vervaardigde onderdelen omvatten de 1xxx-, 2xxx-, 4xxx-, 6xxx- en 7xxx-series op basis van legeringselementen, waarvan er vele kunnen worden vervaardigd met behulp van fabricageprocessen voor vaste stofadditieven, zoals wrijvingsroerlassen en ultrasoon lassen. Aluminiumlegeringen gebruiken momenteel poederbed- en energiedepositieprocessen om barsten te verminderen, en afdrukbare typen zijn onder meer AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy, enz. Aluminiumlegeringen hebben echter ook veel nadelen, zoals slechte hoge -temperatuurprestaties, lasreparatieproblemen en een slechte weerstand tegen spanningscorrosie van hoge sterkte aluminiumlegeringen komen ook vaak voor.
In vergelijking met titanium of superlegeringen heeft roestvrij staal een goede sterkte-gewichtsverhouding, hoge temperatuurbestendigheid en lagere kosten, dus het wordt veel gebruikt bij de vervaardiging van componenten voor vliegtuigen en ruimtevaartuigen. Roestvast staal vertoont een hoge corrosie-, oxidatie- en slijtvastheid in de juiste omgeving en kan worden gebruikt bij de vervaardiging van motor- en uitlaatsystemen, hydraulische componenten, warmtewisselaars, landingsgestelsystemen en structurele verbindingen. In de lucht- en ruimtevaartsector worden scharnieren, bevestigingsmiddelen, landingsgestellen en andere onderdelen van vliegtuigen vervaardigd. Roestvast staal dat kan worden gebruikt voor 3D-printen van metaal zijn onder andere 316L austenitisch staal en 17-4PH precipitatiehardend staal. Ondanks de vele voordelen is staal relatief compact en gemakkelijk te vormen door middel van conventionele technieken, en het gebruik van metaaladditieve fabricage om roestvrijstalen onderdelen te maken heeft beperkte toepassingen in de lucht- en ruimtevaart.
Additive manufacturing hoeft niet beperkt te blijven tot één enkel metaal, het kan aangepaste bi-metalen en multi-metalen structuren creëren. Materiaal kan discreet aan het ontwerp worden toegevoegd om thermische of structurele eigenschappen te optimaliseren, zoals de vorm van structurele mantels, flenzen, nokken of andere kenmerken om het gewicht van het gehele subsysteem te optimaliseren. Daarnaast kunnen ook metaalovergangs- of functioneel gesorteerde materialen worden vervaardigd.