Stap verder in 3d-metaalprinten, zonder spanningsopbouw | Technisch Weekblad
Nieuws

Stap verder in 3d-metaalprinten, zonder spanningsopbouw

  • Geen overvloed warmte
  • Pilot machine in Eindhoven

ECN presenteerde op de Precisiebeurs, woensdag en donderdag in Veldhoven, nieuwe vorderingen in additive manufacturing. Waar ECN in 2013, samen met Formatec Ceramics en Innotech, aankondigde als eerste ter wereld keramische onderdelen in unieke vormen te kunnen printen (het begin van Admatec), gaat het nu om de vorming van metalen onderdelen. ‘We dachten, als we kunnen printen met keramiek, moeten we het ook kunnen met metalen. En dat is dus gelukt’, aldus Jaco Saurwalt van ECN.

De techniek om keramische onderdelen op te bouwen door laagje voor laagje een mengsel van poeder en een fotopolymeer aan te brengen en dat vervolgens te belichten voor uitharding, levert prachtige vormen op. Maar door het wegbranden van het polymeer – de ‘lijm’ – en het dichtsinteren van de poederstapeling is er altijd sprake van krimp.

ECN richt het onderzoek bij metalen dan ook vooral op hoe het lichtgevoelige polymeer en het metallische poeder zo goed mogelijk te mengen, hoe te belichten, wat de beste methode van uitharden is en hoe spanning of vervorming te minimaliseren bij verwijdering van het polymeer en bij het sinteren, de verhitting waarbij het onderdeel zijn uiteindelijke vorm krijgt. Deze techniek noemen de onderzoekers de indirecte methode.

Patent nog in aanvraag

ECN werkt nu echter ook met de directe methode om metaalpoederlaagjes op te brengen en met laser te laten smelten. Deze methode bestaat al, maar het nadeel is dat veel energie gebruikt wordt om het poeder te smelten wat tot spanningen en inhomogeen materiaal leidt. ‘Wij hebben een manier gevonden om met laser te smelten zonder een overvloed aan warmte. Hiermee ontstaat een spanningsarme opbouw in de laagjes van het materiaal. Je krijgt zo een veel nettere microstructuur. En we kunnen dit doen met een vergelijkbare productiesnelheid’, zegt Saurwalt. Omdat het patent hierop nog in aanvraag is, gaat hij daar niet verder op in. Wel kondigt hij aan dat hiervoor een pilot machine wordt opgebouwd bij ECN in Eindhoven.

De ontwikkeling in additive manufacturing is nu ook zover dat men keramische en metallurgische laagjes kan combineren in het 3d-printproces, waarbij absorptie van licht voor de uitharding de crux is, ook voor zwart keramiek en metaal. De kunst blijft het matchen van materialen en het beheersen van de uitzettingscoëfficiënt.

Met de vooruitgang in deze technieken gaat de belofte verder dan unieke minuscule vormen als prototypes te kunnen maken. Van een vormgevingstechniek gaat het richting productietechniek. Niet alleen 3d-printers die aan de lopende band onderdelen produceren; custom made geprinte katalysatoren en reactoren komen binnen bereik. ‘Ofschoon ik denk dat een geprinte machine die bijvoorbeeld brandstofcellen of zonnecellen produceert, nog wel even een holy grail zal blijven’, aldus Saurwalt.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je nu aan!

Gratis proefabonnement TW

Bestel nu 2 gratis proefnummers TW