5 Soorten Metaal 3D Afdrukken Processen en hun materialen

Metaal 3D printen, of additive manufacturing, heeft de productie- en prototype-industrie veranderd door het mogelijk te maken om complexe, hoogwaardige metalen onderdelen te maken. In tegenstelling tot traditionele methoden waarbij materiaal wordt weggesneden, bouwt metaal 3D printen onderdelen laag voor laag op, waardoor een hoger niveau van precisie en ontwerpvrijheid mogelijk wordt. Met veel verschillende metaal 3D printen processen beschikbaar zijn, kunnen bedrijven nu metalen onderdelen en componenten op maat maken voor industrieën variërend van lucht- en ruimtevaart tot de auto-industrie. In dit artikel worden vijf veelvoorkomende soorten metaal 3D printprocessen besproken, samen met de materialen die in elk proces worden gebruikt.

1. Selectief lasersmelten (SLM)

Een van de populairste methoden in de categorie van metaal 3D printen is Selective Laser Melting. Hierbij wordt metaalpoeder gesmolten door een laser met hoog vermogen om het uiteindelijke onderdeel laag voor laag te produceren. SLM biedt zeer gedetailleerde onderdelen die zeer sterk zijn met indrukwekkende mechanische prestaties.

Materialen: Veel metalen, zoals titaniumlegering, roestvrij staal, aluminium en Inconel, worden meestal gebruikt bij SLM. Deze metaalpoeders hebben een uitstekende verhouding tussen sterkte en gewicht en zijn bestand tegen hoge temperaturen. Daarom zijn deze metalen ideaal voor de luchtvaart- en auto-industrie.

SLM is het meest geschikt voor 3D printen van metaal op maat, omdat hiermee ontwerpen met een complexe geometrie kunnen worden gemaakt die met conventionele productietechnieken moeilijk of zelfs onmogelijk te realiseren zijn. Als u onderdelen nodig hebt die specifiek zijn, is SLM dus een aantrekkelijke oplossing omdat het de gereedschapskosten minimaliseert en de tijd verkort die nodig is om producten op de markt te brengen.

2. Elektronenstraalsmelten (EBM)

EBM of Electron Beam Melting is een poederbedfusiemethode die lijkt op SLM, maar waarbij in plaats van een laser een elektronenbundel wordt gebruikt voor het smelten van metaalpoeder. Dit proces wordt voornamelijk toegepast voor de productie van onderdelen in de ruimtevaart, de medische sector en defensie, omdat hiermee onderdelen met een hoge dichtheid en hoge prestaties kunnen worden gemaakt.

Materialen: EBM wordt meestal gebruikt voor titaanlegeringen zoals Ti-6Al-4V, die de voorkeur genieten vanwege hun sterkte, lage gewicht en biocompatibiliteit. Dit betekent dat het bijzonder nuttig kan zijn bij het op maat bewerken van onderdelen waarbij titanium nodig is vanwege de speciale eigenschappen. Onderdelen die onder elektronenbundels worden gemaakt, hebben een hoge dichtheid en zijn vrij van oxidatie, waardoor de sterkte toeneemt doordat de hoogenergetische elektronenbundel in een vacuüm werkt. Minder restspanning, wat van het grootste belang is in zware industrieën, is een ander bijkomend voordeel van productie met EBM.

3. Directe energiedepositie (DED)

De term Directe Energie Depositie (DED) verwijst naar een vorm van 3D-printen van metaal, waarbij het omsmelten van metaal op een substraat gebeurt met een gerichte energiebron zoals een laser- of elektronenstraal. Een dergelijk proces wordt als zeer flexibel beschouwd en daarom kunnen onderdelen in hoge mate worden aangepast, gerepareerd of gemodificeerd.

Materialen: Verschillende materialen kunnen worden verwerkt in DED, waaronder roestvrij staal, titaniumlegeringen, Inconel en kobalt-chroomlegeringen. Deze materialen worden meestal gekozen vanwege hun corrosie- en hittebestendigheid en mechanische eigenschappen.

Daarnaast wordt DED vaak gebruikt voor machinale bewerking op maat, omdat het materiaal toevoegt aan bestaande componenten voor reparaties en/of wijzigingen van het ontwerp, terwijl het de vereiste van volledige herfabricage omzeilt.

4. Bindmiddelstralen

Binder Jetting wordt gedefinieerd als een metaal 3D printen proces waarbij een vloeibaar bindmiddel selectief op metaalpoeder wordt aangebracht om een onderdeel te maken. Nadat het hele onderdeel is geprint, wordt het in een oven geplaatst om te sinteren zodat de metaaldeeltjes samensmelten tot een vaste structuur. Het wordt over het algemeen gebruikt voor kleine tot middelgrote productieseries.

Materialen: Enkele van de meest voorkomende binder jetting materialen zijn roestvast staal, koper en gereedschapsstaal, en de materiaalkeuze wordt vaak gedreven door de behoefte aan minder belaste maar sterke en duurzame componenten onder hoge belastingen.

Een van de voordelen van binder jetting bij gebruik voor metaal 3D printen is de mogelijkheid om onderdelen met complexe geometrieën te printen. Dergelijke eigenschappen zorgen ervoor dat industrieën geen moeite hoeven te doen om onderdelen op maat te laten maken voor kleine prototypes of lage productievolumes.

5. Metalen Extrusie (Gesmolten Depositie Modellering voor Metaal)

Metaalextrusie of Fused Deposition Modeling (FDM) voor metaal is hetzelfde als normaal plastic FDM, behalve dat in plaats van thermoplastische filamenten, metalen filamenten worden gebruikt. Deze filamenten zijn een mengsel van metaalpoeders en bindmiddelen en worden laag voor laag door een verwarmde spuitmond geëxtrudeerd tot het gewenste onderdeel.

Materialen: Metaalextrusie kan worden uitgevoerd op verschillende materialen zoals roestvrij staal, brons en aluminium. De materialen zijn vaak een compromis tussen de vereisten van het onderdeel (sterkte, vervormbaarheid en kosten). Metalen 3D printen op maat voor productie in kleine volumes of voor onderdelen die gebruikt worden voor nabewerking is gebruikelijk bij deze methode. Met de metaalextrusiemethode kan ook op grote schaal worden geproduceerd, waardoor het een flexibele keuze is voor bedrijven die metaal 3D printen aanbieden.

Conclusie

Hoewel SLM, EBM, DED, Binder Jetting en metaalextrusie hun metalen verwerken voor 3D toepassingen, heeft elk zijn unieke voordelen gezien de materiaaleigenschappen, complexiteit van de onderdelen en eindgebruiktoepassingen. Als u bewerkte onderdelen op maat voor toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie of de medische sector, is gebleken dat metaal 3D printen nu kan worden gebruikt om de flexibiliteit en hoge precisie te bereiken die van moderne productie wordt verwacht. Neem contact met ons op voor de juiste 3D printmethode en het juiste materiaal om hoogwaardige onderdelen te maken voor hun specifieke toepassingen.

Een offerte aanvragen