3D-printen is een snel ontwikkelende technologie die momenteel wordt erkend als de toekomst van korte-series productie.
Het was echter niet altijd zo optimistisch. Toen 3D-printen enkele goede decennia geleden verscheen, werd het behandeld als een nogal indrukwekkende maar langzame nieuwsgierigheid die geen echte toepassing zou vinden. Het werd soms gebruikt voor ontwerp en prototyping, maar was nooit bedoeld om een van de basisproductiemethoden te worden.
Degenen die echter niet goed voorspelden voor 3D-printers konden niet meer fout zitten. In de afgelopen 10 jaar heeft 3D-printtechnologie - en in metaal - zich ontwikkeld tot het punt dat het veel toonaangevende fabrikanten heeft aangetrokken en toepassingen vindt in steeds nieuwe gebieden van de industrie.
3D Metaal Printers
In de afgelopen jaren is er een scherpe toename geweest in zowel aanbod als vraag naar 3D-metaalprinters. Fabrikanten introduceren voortdurend nieuwe oplossingen voor additieve productie voor metalen, die sneller, eenvoudiger te gebruiken en efficiënter zijn, en ook het gebruik van een groter aantal verschillende metalen mogelijk maken.
Om deze reden gebruiken steeds meer bedrijven 3D-metaalprinttechnologieën om metalen onderdelen en prototypes te produceren, en profiteren ze ook van de verhoogde ontwerpvrijheid die voortvloeit uit het zeer idee van additief printen. Metaal 3D-printers worden momenteel gebruikt in verschillende industrieën, zoals lucht- en ruimtevaart, luchtvaart, automobielindustrie, medische apparaten, gereedschappen en daarbuiten.
3D Printen
3D-printen, ook wel bekend als additieve technologie, is het proces van het creëren van een driedimensionaal object vanaf nul, laag voor laag. Het begint meestal met een digitaal, driedimensionaal model van het onderdeel, dat digitaal wordt "gesneden" door software in vele zeer dunne lagen, waarbij de dikte van de lagen afhangt van de vorm van het product en het type gebruikte materiaal.
Vervolgens wordt ruw materiaal, meestal in de vorm van poeder of korrels, in de printer geladen. Het meest populaire materiaal is natuurlijk plastic, maar ook metalen zoals aluminium, titanium, gereedschapsstaal en roestvrij staal, nikkel, koper, brons, kobalt en edelmetalen (goud, zilver, platina) worden steeds vaker gebruikt. Het ruwe materiaal wordt verwarmd tot het smeltpunt en door de machine laag voor laag op het werkvlak aangebracht, totdat het hele product is geprint.
3D Metaal Printen
Wanneer we kijken naar het groeiende aantal industriële en commerciële toepassingen van additieve technologie, staat 3D-metaalprinten altijd vooraan. Het is een van de snelst groeiende productietechnologieën. Het kan nu worden gebruikt in combinatie met andere technieken voor prototyping en korte-series productie. In sommige gevallen zijn de kwaliteit van 3D-geprinte metalen objecten en de printefficiëntie al vergelijkbaar met, of zelfs hoger dan, traditionele technologieën.
3D-metaalprinten wordt gebruikt in prototyping en korte-series productie in de ruimtevaartindustrie, luchtvaart, automobielindustrie, engineering en in de productie van medische en laboratoriumsystemen.
Hoe Werkt 3D Metaal Printen?
3D-metaalprinten is een brede term voor een familie van verschillende technologieën. Simpel gezegd kan elke productietechnologie die het mogelijk maakt om metalen objecten laag voor laag te creëren door smelten, lassen of sinteren, een 3D-metaalprintproces worden genoemd. Er zijn echt veel oplossingen die het mogelijk maken om in metaal te printen, maar het is de moeite waard - zoals altijd - om de meest gebruikte te leren kennen.
Basis 3D Printtechnologieën
In 3D-metaalprinten worden drie hoofdtechnologieën gebruikt:
- DMLS (Direct Metal Laser Sintering)
- SLM (Selective Laser Melting)
- EBM (Electron Beam Melting)
DMLS 3D Printen
Direct Metal Laser Sintering of DMLS is de meest populaire methode van 3D-metaalprinten. De laser wordt gebruikt om metaalpoeder te sinteren, laag voor laag, om het geprinte onderdeel te creëren.
Materialen die in deze printtechniek worden gebruikt, omvatten een breed scala aan metaallegeringen, zoals maraging staal, aluminium, Inconel 625 nikkel-chroomlegeringen, kobalt-chroomlegeringen en titanium.
De DMLS-techniek wordt gebruikt om prototypes en machineonderdelen te creëren. Het kan worden gebruikt om elementen te produceren met ondergesneden, uitsparingen en verschillende hellingshoeken. Deze omvatten medische apparaten, instrumenten, prototypes en gereedschappen.
SLM 3D Printen
Selective Laser Melting of SLM, zoals de naam suggereert, omvat het smelten van het materiaal. 3D-printen vindt plaats in een inert gasomgeving. Om deze reden is de kwaliteit van SLM 3D-printen zeer dicht bij de kwaliteit van onderdelen die zijn vervaardigd door giet- of smeedmethoden.
Objecten gemaakt met SLM 3D-printtechnologie zijn zeer duurzaam. Om deze reden kan deze technologie worden gebruikt om mechanische onderdelen te produceren, zoals propellers en tandwielen, evenals producten die worden gebruikt in de automobiel-, medische en luchtvaartindustrie.
EBM 3D Printen
De Electron Beam Melting of EBM-techniek is vergelijkbaar met SLM-printen, maar gebruikt een elektronenbundel in plaats van een laser. Deze technologie is sneller en nauwkeuriger dan laserondersteund printen, en ermee geprinte producten zijn over het algemeen duurzamer dan onderdelen die zijn verkregen in andere metaalprintprocessen.
De EBM-methode wordt voornamelijk gebruikt voor de productie van objecten gemaakt van titanium en kobalt en omvat onderdelen en componenten voor vliegtuigen, ruimteveren, raketten en motoren.
Voordelen van 3D Metaal Printen
Een groot voordeel van 3D-metaalprinten is ontwerpvrijheid. 3D-printen geeft fabrikanten de mogelijkheid om elementen te produceren met extreme geometrische complexiteit die niet kunnen worden gemaakt of zeer moeilijk te maken zijn met traditionele bewerkingstechnieken.
Minimale verspilling: In de meeste gevallen is het enige materiaal dat nodig is om een product te printen het materiaal dat wordt gebruikt in het eindproduct. Bovendien is er vrijwel geen overtollig materiaal, en eventuele residuen kunnen worden hergebruikt of gerecycled. Dit betekent natuurlijk een lagere kostprijs van het productieproces.
Eenstaps productie: tijdens het 3D-printproces werkt de machine automatisch, zonder operator toezicht. Dit betekent dat één operator gelijktijdig meerdere printers kan bedienen, wat het mogelijk maakt om arbeidskosten te verlagen. Afhankelijkheid van andere traditionele productieprocessen, zoals snijden, frezen en lassen, wordt ook verminderd omdat het hele productieproces plaatsvindt in één machine.
Bovendien zijn metaal 3D-printers veel kleiner dan de meeste geavanceerde CNC-machines, wat betekent dat ze minder ruimte innemen in de productiehal. Ze maken het ook mogelijk om de productietijd te verkorten.
Daarnaast maakt 3D-metaalprinten het mogelijk:
- Snellere productie van complexe onderdelen vergeleken met traditionele productiemethoden.
- 3D-metaalprinten is goedkoper dan traditionele technieken
- Afhankelijk van de gekozen technologie maakt 3D-metaalprinten het mogelijk om objecten met zeer complexe geometrie precies te produceren.
- Zelfs in het geval van zeer complexe ontwerpen worden onderdelen van extreem hoge sterkte verkregen. Dit is een van de redenen waarom 3D-geprinte componenten veel gevraagd zijn in de luchtvaart-, ruimtevaart- en militaire industrie.
- 3D-metaalprinten genereert geen materiaalverspilling, in tegenstelling tot traditionele productiemethoden.
Kortom, 3D-metaalprinten is een ideale techniek voor het creëren van complexe onderdelen die moeilijk te produceren zijn met traditionele technologieën of wanneer dergelijke productie inefficiënt zou zijn.
De Toekomst van 3D Printen
In de toekomst zullen veel "nadelen" van 3D-printen worden geminimaliseerd of volledig geëlimineerd naarmate de technologie wijdverbreider wordt. En aangezien ontwerpers niet stilzitten en innovaties als paddenstoelen na de regen verschijnen, zullen ook de kosten van 3D-printers zelf dalen.
Nieuwe printers zullen ook meer soorten materialen kunnen gebruiken en sneller worden. Daarom zullen projecten die momenteel dagen duren om te voltooien binnen uren of zelfs minuten klaar zijn.
In de komende jaren zal 3D-printen blijven evolueren en het productielandschap veranderen. Het zal de basis vormen voor aangepaste en korte-series productie. Het zal ook worden gebruikt in massaproductie in veel industrieën, zoals automobiel, luchtvaart, gezondheidszorg en daarbuiten.