3D-Printers
Hoogwaardige 3D-printers
Wat is metaal 3D-printen?
Metaal 3D-printen kan worden onderverdeeld in twee groepen. De eerste groep zijn op laser gebaseerde printprocessen zoals; Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM) en Direct Metal Laser Sintering (DMLS). De tweede groep zijn op sinter gebaseerde processen zoals Metal-FDM 3D-printen en Metal Binder Jetting.
De onderdelen die het resultaat zijn van het 3D-productieproces kunnen ondersnijdingen en andere zeer complexe geometrieën hebben die niet kunnen worden geproduceerd in de conventionele productie methoden (mechanisch/gietwerk).
Selective Laser Melting (SLM)
SLM-printers gebruiken, net als bij SLS, het powderbed fusionproces om objecten te maken. Het metaalpoeder wordt door een laser geleidelijk gesmolten om de gewenste vorm te creëren. In tegenstelling tot SLS-printers, hebben SLM-printers ondersteuningsstructuren nodig. Vanwege het gewicht en dichtheid van metaal zijn steun-structuren nodig om de geprinte onderdelen tijdens de productie op hun plaats te houden.
Direct Metal Laser Sintering (DMLS)
Bij DMLS-printen wordt het metaalpoeder in de printkamer net lang genoeg verhit om moleculaire fusie te laten plaatsvinden, maar niet lang genoeg om het te laten smelten. Het bouwplatform wordt bedekt met een dunne laag poeder, waarna de laser selectief elke laag van het model sintert. Hierna wordt een nieuwe laag poeder aangebracht, het bouwplatform verplaatst een stap naar beneden en het proces wordt herhaald.
Electron Beam Melting (EBM)
Bij het EBM-printproces wordt geleidend metaalpoeder gesinterd met behulp van een elektronenstraal die door elektromagnetische spoelen wordt geleid. Nadat het poeder in de printer is ingevoerd, wordt de interne druk verlaagd om een vacuüm te creëren. Zodra de ideale binnendruk is bereikt, wordt het bouwplatform verwarmd. Zodra het bouwplatform de gewenste temperatuur heeft bereikt, wordt er een laagje poeder op het bouwplatform aangebracht. Wanneer de elektronenstraal het poeder raakt, treedt er een reactie op die het poeder stolt. De elektronenbundel doet dit voor elke laag en raakt het poeder alleen op specifieke plaatsen om het onderdeel op te bouwen.
Metal Binder Jetting (MBJ)
Bij metal binder jetting wordt voor elke laag een dunne laag metaalpoeder gebonden door middel van een printkop. Het proces is ook geschikt voor de productie van grote hoeveelheden en heeft een uitstekende nauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit.
Metaal FDM 3D-printen
Metaal FDM 3D-printen maakt de productie van metalen componenten mogelijk, zonder poederbehandeling of beschermings uitrusting. Zo kunnen hoogwaardige metalen onderdelen in iedere omgeving worden geproduceerd.
Cold Metal Fusion
Hoewel CMF-printen en Powder Bed Fusion (PBF)-printen relatief vergelijkbaar zijn, kost CMF-printen veel minder energie. Bij CMF wordt enkel het bindmiddel, dat het poeder bij elkaar houdt, gesmolten en niet het metaalpoeder zelf. Dit verhoogt de printsnelheid en elimineert de noodzaak van koel-systemen.
Complexe vormen mogelijk
Snelle productiemethode
Grote keuze aan materialen
Het werkproces van sinter-gebaseerd metaal 3D-printing
1. Software voorbereiding
In de eerste stap worden de STL- of CAD-bestanden geïmporteerd in de software. Hierin worden automatisch ondersteuningsstructuren gegenereerd. Daarnaast worden de parameters, op basis van de geometrie en het materiaal, aan de printopdracht gekoppeld.
2. 3D-Printen
Afhankelijk van de technologie wordt het groene onderdeel geproduceerd d.m.v. extrusie of door verlijming van het metaalpoeder. Na deze stap bestaat het component uit metaalpoeder en bindmiddel.
3. Ontbinden
Met behulp van de ontbindingsvloeistof wordt het primaire bindmiddel uit het groene gedeelte ontbonden. Hierdoor ontstaat een structuur met open poriën in het hele onderdeel, wat het sinteren vergemakkelijkt. Deze stap is niet voor alle procedures vereist.
4. Sinteren
Het onderdeel wordt vervolgens gesinterd op een specifieke temperatuur. Hierbij worden alle resterende bindmiddelen verwijderd en de metaaldeeltjes samen gesmolten. Het afgewerkte metalen onderdeel heeft een dichtheid van ca. 96-99,8%.
5. Verwijdering van support
Hoewel de meeste componenten zonder ondersteuning kunnen worden geproduceerd, vereisen bepaalde overburggingen een ondersteuningsstructuur in de sinteroven. Deze structuren kunnen na het sinteren met de hand worden verwijderd.
6. Nabewerking
De onderdelen hebben na het sinteren een hardheid van ca. 250-280HB en kunnen vervolgens als normaal halffabrikaat worden bewerkt.
Voor- en Nadelen van sinter-gebaseerd metaal 3D-printing
- Steunen handmatig verwijderen
- Hoog detailniveau
- Isotrope microstructuur
- Onbeperkte ontwerpvrijheid
- Hoge aantallen mogelijk
- Goedkope productie
- Groot materiaalkeus
- Enigszins ruw oppervlak
- Niet geschikt voor alle legeringen
- Deels werken met poeders
Toepassingen
Lucht- en Ruimtevaart
Door topologie-geoptimaliseerde onderdelen te produceren, van zowel metaal als kunststof, kan in de ruimtevaartsector aanzienlijk gewicht worden bespaard. Zo worden bijvoorbeeld al in kleine series cabinecomponenten geproduceerd middels 3D printing.
Auto-industrie
In de automobielindustrie wordt metaal 3D-printen met name gebruikt voor prototyping en serieproductie. Op deze manier kunnen prototype voertuigen en pre-serie modellen in de kortst mogelijke tijd gerealiseerd worden. Daarnaast kunnen complexe onderdelen in grote aantallen worden geprint voor eindgebruik.
Medische techniek
Met talloze toepassingen in de technische geneeskunde wordt metaal 3D-printen onder meer gebruikt voor gereedschappen, implantaten en chirurgische hulpmiddelen. Daar de benodigde oplages veelal minimaal zijn, is 3D metaalprinten in de technische geneeskunde zeer goed toepasbaar.
Consumentengoederen
Producenten van consumentenproducten kunnen gebruik maken van 3D-metaalprinten voor snelle prototyping en het testen van nieuwe ontwerpen om functionaliteiten en marktfeedback te valideren. Dit productieproces heeft zich ook bewezen als een flexibele productie-alternatief voor het maken van kleine series en regionaal aangepaste producten, omdat er meer ontwerpvrijheid is voor productaanpassing.
Gereedschappen
Voor bedrijven die productietools produceren, kan 3D-printen een hulpmiddel van onschatbare waarde zijn. Complexe, op maat gemaakte tools kunnen met 3D-printing snel en goedkoop kunnen worden gemaakt. Tevens zijn tools gemakkelijk te vervangen wanneer dat nodig is, waardoor de downtime van de productielijn wordt verminderd.
Educatie
Door te investeren in 3D-metaalprinten kunnen onderwijsinstellingen hun studenten de tools bieden om hun werk tot leven te brengen en hen helpen belangrijke vaardigheden op te doen.
Industriële Metaal 3D-printsystemen
Advies op maat
Ons team van experts ondersteunt u bij de selectie van materialen en het kiezen van de optimale hardware-oplossing voor uw toepassing.
Wij adviseren u graag over welk materiaal en welk productieproces geschikt is voor uw toepassingsgebied. Afhankelijk van het proces kunnen materialen zoals roestvrij staal, koper, titanium, hardmetaal, Inconel en alle op Ni gebaseerde legeringen worden verwerkt.
Ahmed Abo Seada
Account Manager