Usando técnicas tradicionais de fabricação, milhares de ligas podem ser usinadas. Para a tecnologia de impressão 3D de metal, o número de materiais disponíveis é extremamente limitado e não possui décadas de processamento e experiência de uso como o processamento tradicional. Além disso, os componentes aeroespaciais geralmente exigem características críticas que são projetadas para limites extremamente pequenos para uso em ambientes agressivos (altas pressões, fluidos corrosivos ou temperaturas tão baixas quanto -252 graus a altas temperaturas acima de 1000 graus), e tais componentes precisam para operar com segurança e confiabilidade por milhares de horas em ciclos de alta frequência. Como resultado, requisitos rigorosos são colocados nas ligas escolhidas para componentes de uso final.
Os metais necessários para a manufatura aditiva aeroespacial incluem ligas de alumínio, aços inoxidáveis, ligas de titânio, superligas à base de níquel e ferro, ligas de cobre e ligas refratárias. Os engenheiros da NASA resumiram 53 ligas adequadas para manufatura aditiva de metal com base em pesquisas atuais e aplicações da indústria, cobrindo quase todos os tipos de processos atuais de fusão e formação em estado sólido. Algumas dessas ligas são derivadas de materiais de usinagem tradicionais e continuam a ser usadas para fabricar componentes aeroespaciais. Tanto os novos materiais quanto as ligas existentes são constantemente desenvolvidos e otimizados. Ainda há muito espaço para expansão nos tipos de materiais resumidos. Muitas ligas atingiram apenas o estágio de desenvolvimento e podem não ser totalmente compatíveis com a indústria da aviação usando processos específicos de manufatura aditiva. Requisitos de aplicação aeroespacial.
Dependendo do processo de fabricação aditiva utilizado, a matéria-prima pode ser classificada como um pó pré-ligado (geralmente produzido por atomização a gás), fio, chapa ou haste sólida, etc. ainda existem muitas ligas aeroespaciais de alta temperatura comumente usadas e bem conhecidas disponíveis, com vários níveis de maturidade.
As superligas à base de níquel e ferro são mais utilizadas devido às suas excelentes propriedades mecânicas em altas temperaturas e pressões e são frequentemente usadas em ambientes agressivos (resistência à corrosão e oxidação). As superligas à base de níquel são amplamente utilizadas na impressão 3D, sendo In625 e In718 as mais proeminentes para muitas aplicações. Superligas à base de ferro como A-286, JBK-75 e NASA HR-1 são comumente usadas em aplicações de hidrogênio de alta pressão (como motores de foguete) e podem reduzir os riscos associados a fragilização do ambiente de hidrogênio. Além disso, essas superligas possuem alta resistência à fluência, uma combinação de propriedades que ajudam a aumentar significativamente a eficiência dos motores de aeronaves modernas. As superligas são materiais-chave na fabricação de muitos componentes, como combustores de turbinas a gás de alta pressão, turbinas, carcaças, discos e lâminas. Outras aplicações de alta e baixa temperatura incluem válvulas, turbinas, injetores, ignitores e coletores para motores de foguetes líquidos. Atualmente, mais de 50 por cento da massa de motores de aeronaves avançados consiste em superligas à base de níquel.
A relação resistência-peso é outro indicador importante, e as ligas de titânio têm sido amplamente utilizadas no campo aeroespacial devido às suas excelentes características de resistência à corrosão e à temperatura, bem como à excelente resistência específica, e vêm atraindo atenção no campo da manufatura aditiva . Especificamente, o Ti6Al4V é uma liga comum para trens de pouso, estruturas de rolamentos, peças rotativas, discos e lâminas de compressores, tanques de propulsores criogênicos e muitos outros componentes aeroespaciais. Ti6242 pode ser usado para lâminas de compressores e peças de máquinas rotativas, e ligas de TiAl podem ser usadas para tais lâminas de turbina.
Embora de menor resistência do que as ligas de titânio, as ligas de alumínio têm uma boa relação resistência-peso e são um material aeroespacial comum e maduro. As ligas de alumínio para produção de peças fabricadas aditivamente incluem as séries 1xxx, 2xxx, 4xxx, 6xxx e 7xxx baseadas em elementos de liga, muitos dos quais podem ser fabricados usando processos de fabricação de aditivos de estado sólido, como soldagem por fricção e soldagem ultrassônica. As ligas de alumínio atualmente usam leito de pó e processos de deposição de energia para reduzir rachaduras, e os tipos imprimíveis incluem AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy etc. No entanto, as ligas de alumínio também têm muitas desvantagens, como baixa alta - desempenho de temperatura, problemas de reparo de soldagem e baixa resistência à corrosão sob tensão de ligas de alumínio de alta resistência também são comuns.
Comparado com titânio ou superligas, o aço inoxidável tem uma boa relação resistência-peso, resistência a altas temperaturas e menor custo, por isso é amplamente utilizado na fabricação de componentes de aeronaves e naves espaciais. O aço inoxidável apresenta alta resistência à corrosão, oxidação e desgaste no ambiente certo e pode ser usado na fabricação de motores e sistemas de exaustão, componentes hidráulicos, trocadores de calor, sistemas de trem de pouso e juntas estruturais. No setor aeroespacial, são fabricados dobradiças, fixadores, trem de pouso e outros componentes de aeronaves. Os aços inoxidáveis que podem ser usados para impressão 3D de metal incluem aço austenítico 316L e aço de endurecimento por precipitação 17-4PH, entre outros. Apesar de suas muitas vantagens, o aço é relativamente denso e fácil de moldar por meio de técnicas convencionais, e o uso de manufatura aditiva metálica para fazer peças de aço inoxidável tem aplicações limitadas na indústria aeroespacial.
A manufatura aditiva não precisa se limitar a um único metal, ela pode criar estruturas bimetálicas e multimetálicas personalizadas. O material pode ser adicionado discretamente ao projeto para otimizar as propriedades térmicas ou estruturais, como a forma de revestimentos estruturais, flanges, ressaltos ou outros recursos para otimizar o peso de todo o subsistema. Além disso, também podem ser fabricados materiais de transição de metal ou funcionalmente graduados.