Inleiding tot metaal 3D printen: Hoe werkt het?

Metaal 3D printen
Metaal 3D printen
Bron: https://drivingtechnology.news

Met de steeds groeiende populariteit van 3D printtechnologie is het geen verrassing dat er ook een metaal 3D printproces is. Metaal 3D printen biedt verschillende voordelen ten opzichte van traditionele productiemethoden, zoals minder materiaalverspilling, kortere doorlooptijden en de mogelijkheid om zeer complexe onderdelen te maken. Maar hoe werkt het?

We beginnen met het definiëren van wat 3D printen is, zodat je de technologie beter begrijpt, en duiken vervolgens in de wereld van 3D metaal printen.

Wat betekent 3D printen?

Met 3D printen wordt een proces bedoeld waarbij computergegenereerde ontwerpen worden omgezet in fysieke objecten door de ene na de andere laag materiaal toe te voegen. 3D printtechnologie wordt sinds kort veel gebruikt dankzij de introductie van betaalbare 3D printers.

3D printen werkt door het volgen van een digitaal bestand. Dit bestand bevat alle benodigde informatie die de 3D printer moet weten om het gewenste object te produceren.

Het bestand wordt ingevoerd in een computer die vervolgens de spuitmond of kop van de 3D-printer aanstuurt om het object laag voor laag van onder naar boven op te bouwen. Het gebruikte materiaal kan van alles zijn, van plastic en metaal tot voedsel.

Metaal 3D printen

Om te beginnen, wat is 3D-technologie voor metaalprinten? Eenvoudig gezegd is metaal 3D printen een additieve productie proces dat metalen onderdelen maakt met metaalpoeder (of pasta) en instructies uit een digitaal bestand.

Het proces werkt door het gewenste object van beneden naar boven op te bouwen, in lagen, met behulp van fijn metaalpoeder en een bindmiddel of metaalpoeder en laser.

De geschiedenis van het 3D printen van metaal gaat terug tot de jaren 1980 toen een proces genaamd selective laser melting (SLM) werd ontwikkeld.

Vandaag de dag bestaan er een aantal 3D printprocessen voor metaal, elk met zijn eigen voordelen. Voordat we de verschillende soorten metaal 3D printen bekijken, laten we eerst eens kijken hoe het werkt.

Metaal 3D printen nabewerking
Metaal 3D printen nabewerking
Bron: https://www.metalworkingworldmagazine.com

Hoe metaal 3D printen werkt

Het proces om metaal te gebruiken voor 3D printen bestaat, net als bij elk ander type 3D printen, uit een aantal stappen. Hieronder worden ze uitgelicht, van het begin tot de laatste fase.

  • Eerst wordt een digitaal bestand van het te printen object gemaakt met computerondersteunde ontwerpsoftware (CAD). Dit bestand wordt vervolgens verwerkt door slicingsoftware die het object opdeelt in dunne lagen.
  • Zodra het bestand is gesneden, is het klaar om naar de 3D printer te worden gestuurd. De 3D printer bouwt het object dan in lagen op met fijn metaalpoeder en een bindmiddel of laser.
  • Het bindmiddel voegt de poederdeeltjes samen voordat het object wordt verhit, zodat de deeltjes samensmelten.
  • De laser wordt gebruikt om de metaalpoederdeeltjes aan elkaar te lassen zodat ze een massief object vormen. Het bindmiddel wordt dan verwijderd, waardoor het afgewerkte 3D-geprinte metalen object overblijft.
  • Het laatste onderdeel is de nabewerking. Bij metaal 3D printen bestaat de nabewerking uit oppervlaktebehandeling methoden om de sterkte, duurzaamheid en esthetiek van het 3D-geprinte metalen voorwerp te verbeteren.
3D-geprint metalen product
3D-geprint metalen product
Bron: https://www.youtube.com/watch?v=8YwlenA4bdg

Soorten metaal 3D printen

Zoals we hierboven al vermeldden, bestaan er een aantal verschillende technieken voor het 3D printen van metaal. De meest voorkomende zijn metaalpoederbedfusie (PBF), directe metaaldepositie (DMD), binderjetting en metaalextrusie. Laten we eens kijken naar elk van deze soorten 3D metaalprinttechnologieën.

1. Metaalpoederbedfusie

Metaal poederbed fusie metaal printen is het meest gebruikte type metaal 3D printproces. Het werkt door dunne lagen metaalpoeder op een bouwplatform aan te brengen en deze vervolgens samen te smelten met behulp van een laser of een elektronenbundel om de poederdeeltjes samen te smelten.

Deze 3D metaalprinttechnologie is het meest geschikt voor kleine tot middelgrote onderdelen met complexe geometrieën. Het produceert onderdelen met geweldige mechanische eigenschappen en nauwkeurigheid en is perfect geschikt voor toepassingen die dat vereisen, zoals in de lucht- en ruimtevaart en de medische industrie.

Variaties op het PBF-proces zijn onder andere selectief lasersmelten (SLM), direct metaal lasersinteren (DMLS) en elektronenstraal smelten (EBM) printmethoden.

2. Directe afzetting van metaal

Directe metaalafzetting (DMD) is een manier van 3D-printen met metaal die werkt door laag voor laag materiaal af te zetten op een gebouwd platform met behulp van een extrusieproces. Vervolgens wordt een laser-, boog- of plasmatoorts gebruikt om het metaal te verhitten en te smelten. Er kan ook een elektronenbundel worden gebruikt.

Directe metaaldepositie biedt het voordeel dat het zeer betaalbaar en snel is en goed voor grote volumes. Onderdelen die met deze methode gemaakt worden, moeten echter meestal bewerkt worden om de oppervlaktekwaliteit te verbeteren.

3. Bindmiddelstralen

Binder jetting werkt door dunne lagen metaalpoeder op een bouwplatform aan te brengen en dan een spuitsysteem te gebruiken om een bindmiddel op het poeder aan te brengen. Het bindmiddel houdt de poederdeeltjes bij elkaar en creëert een solide object.

Het gevormde object wordt uiteindelijk verhit om het bindmiddel te verwijderen en het metaalpoeder te smelten, waarna het naar behoefte wordt afgewerkt. Deze metaal 3D printmethode is het meest geschikt voor objecten op grote schaal en objecten met complexe geometrieën. Het is ook betaalbaar en snel.

4. Metalen extrusie

Veel kleinschalige bedrijven gebruiken dit type metaal 3D printen en wel om de volgende redenen: het is een betaalbare metaal 3D printmethode, eenvoudig op te zetten en over het algemeen bruikbaar. Metalen extrusie 3D printers zijn ook goed verkrijgbaar.

3D metaal printen op basis van extrusie werkt door gebruik te maken van polymeerfilamenten die geïmpregneerd zijn met metaalpoeder. De filamenten worden gesmolten en door een spuitmond op het bouwplatform geëxtrudeerd waar ze worden samengevoegd om het uiteindelijke object te maken.

Nadat het proces is voltooid, wordt het object gewassen om het polymeer te verwijderen en vervolgens gesinterd in een oven om het metaalpoeder te smelten en een vast object te maken.

Metalen extrusie is niet een van de beste metaal 3D printtechnieken voor complexe onderdelen. Het is meestal geschikt voor kleine voorwerpen met eenvoudige geometrieën. Het belangrijkste voordeel van deze methode is dat het zeer betaalbaar is. De kwaliteit van de geproduceerde objecten is normaal gesproken echter niet zo hoog als die van andere methoden.

Een van de vele metalen 3D printtoepassingen
Een van de vele metalen 3D printtoepassingen
Bron: https://news.softpedia.com

Toepassingen voor 3D printen van metaal

Onderdelen en objecten die worden geproduceerd met behulp van metaal 3D printen worden gebruikt in verschillende industrieën. Meestal vinden ze toepassingen in de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie, de medische sector en vele andere sectoren, zowel voor functionele onderdelen als voor prototypes.

  • In de ruimtevaartindustrie3D-geprinte metalen onderdelen hebben het voordeel dat ze licht zijn en complexe geometrieën kunnen maken.
  • In de auto-industrie worden metalen 3D-geprinte onderdelen gebruikt om prototypes en kleine productieseries van aangepaste onderdelen te maken.
  • Een bedrijf kan bijvoorbeeld metaal 3D-printen gebruiken om een kleine batch aangepaste motoronderdelen voor een nieuw automodel te produceren.
  • In de medische industrieMetalen 3D-geprinte onderdelen en apparaten worden met veel succes gebruikt. Metaal 3D printen biedt de mogelijkheid om producten op maat te maken die perfect voldoen aan de behoeften.

Met metaal 3D printen is rapid prototyping gemakkelijker en sneller in veel verschillende industrieën; en goedkoper. Dat komt bovenop de onderdelen die je ook echt kunt gebruiken.

Complex, lasergebaseerd metaal 3D printen kost meer
Complex, lasergebaseerd metaal 3D printen kost meer
Hulpbron:

Hoeveel kost metaal 3D printen?

De kosten van metaal 3D printen zijn afhankelijk van een aantal factoren. Deze omvatten het type printer dat wordt gebruikt, het type metaal, de grootte en complexiteit van het object dat wordt geprint en de hoeveelheid nabewerking die nodig is.

Dat gezegd hebbende, is metaalprinten over het algemeen duur. Dit komt door het gebruik van metaalmateriaal, vooral in poedervorm, en de noodzaak voor nabewerkingsstappen zoals sinteren.

Naast de kosten van 3D metaalprintmaterialen kan ook de printer zelf erg duur zijn. Een industriële binder jetting machine kan bijvoorbeeld meer dan $150 000 kosten.

Dat gezegd hebbende, zijn er nu veel dienstverleners die metaal 3D printdiensten aanbieden. Dit is een geweldige optie voor bedrijven die niet willen investeren in hun eigen apparatuur.

Conclusie

Metaal 3D printen is een geweldige optie voor bedrijven die snel en betaalbaar metalen onderdelen willen produceren, bij voorkeur prototypes. Voordat je beslist of metaal 3D printen de juiste optie is voor jouw bedrijf, is het belangrijk om na te denken over het soort objecten dat je moet produceren, de kwaliteitseisen en de kosten.

Inhoudsopgave
Laatste berichten
Neem contact met ons op
nl_NLDutch