Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> Industriële technologie

Wanneer 3D-metaalprinten gebruiken versus metaalspuitgieten (MIM)

De opkomst van commercieel 3D-printen heeft geleid tot een aantal veel voorkomende misvattingen over het proces. Velen geloven bijvoorbeeld dat bij additieve fabricageprocessen alleen kunststoffen kunnen worden gebruikt. In werkelijkheid kunnen ingenieurs ook 3D-geprinte onderdelen maken met metalen.

Voor projecten met metalen moeten ingenieurs zich vertrouwd maken met de voor- en nadelen van zowel metaalspuitgieten (MIM) als metaal 3D-printen. Een nadere beschouwing van de twee processen leert dat 3D-printen van metaal een verrassend scala aan voordelen biedt. Dit zijn de belangrijkste verschillen — plus belangrijke overwegingen — voor ingenieurs.

Metaal spuitgieten (MIM)

Metaalspuitgieten (MIM) combineert kunststofspuitgieten met poedermetallurgie en vereist vier fasen:voorbereiding van de grondstof, gieten, ontbinden en sinteren.

Eerst worden fijne metaalpoeders gecombineerd met thermoplastisch materiaal en wasbindmiddelen en vervolgens gegranuleerd tot kleine korrels. Deze pellets worden vervolgens verwarmd en in een vormholte geïnjecteerd. Na het vormen wordt het bindmiddel van het metaalpoeder verwijderd, wat resulteert in een "bruin deel", dat naar de sinterfase gaat. De ovencyclus omvat typisch een aantal fasen. Het bruine deel wordt verwarmd tot een relatief lage temperatuur om het resterende bindmiddel uit te branden en wordt vervolgens gesinterd bij een temperatuur nabij het smeltpunt van het metaal. Het metaalpoeder verdicht om het eindproduct te produceren.

Toepassingen

Ingenieurs wenden zich tot MIM wanneer ze onderdelen moeten produceren - met name kleine of complexe - die met geen enkel ander proces efficiënt kunnen worden vervaardigd. Omdat er maar één mal nodig is om een ​​onderdeel met MIM te maken, is dit proces ook zeer herhaalbaar en levert het onderdelen op die uniform zijn in grootte, vorm en sterkte.

MIM-onderdelen hebben een breed scala aan toepassingen in grote commerciële en industriële sectoren, van auto's tot ruimtevaart. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer scharnieren op brillencomponenten, horlogekasten, laptopscharnieren en medische precisie-instrumenten.

Voordelen

MIM is een efficiënte methode om een ​​groot aantal kleine, complexe onderdelen te produceren. Afgewerkte onderdelen hebben een gladde oppervlakteafwerking en zijn relatief sterk voor hun formaat, vaak met een dichtheid van meer dan 95%. MIM is compatibel met een breed scala aan materialen die in poedervorm kunnen worden afgebroken en geschikt zijn voor sinteren. Dit zijn meestal staalsoorten.

Beperkingen

Helaas heeft metaalspuitgieten tal van beperkingen, voornamelijk vanwege de mallen die nodig zijn om MIM-onderdelen te produceren. MIM-mallen kunnen tussen de $ 50.000 en $ 100.000 kosten, wat onbetaalbaar kan zijn voor productieruns met een laag volume. Vaak is MIM financieel zinvol voor jaarvolumes van meer dan 50 duizend met een lange productielevenscyclus.

Verder stelt metaalspuitgieten aanzienlijke ontwerpuitdagingen voor ingenieurs. Vormontwerpen zijn niet gemakkelijk te veranderen en er zijn nog steeds aanzienlijke beperkingen met betrekking tot vorm. Het onderdeel mag bijvoorbeeld geen grote uitsteeksels hebben, omdat het uit de spouw moet worden geworpen. Wanddikte vormt een andere ontwerpuitdaging vanwege debinding. Als de deelwanden te dik zijn, kan het onmogelijk zijn om de was uit het midden te extraheren. Ontwerpers en projectmanagers moeten deze overwegingen in gedachten houden als ze van plan zijn om metaalspuitgieten voor hun project te gebruiken. Als dat niet het geval is, kunnen ze later in het productieproces gedwongen worden dure aanpassingen aan te brengen.

Metalen 3D-printen

Metaal 3D-printen biedt veel voordelen die andere processen, waaronder MIM, niet kunnen evenaren. Een soort metaal 3D-printen is laser-powder bed fusion (L-PBF), ook wel bekend als DMLS, een printproces dat onderdelen maakt van metaalpoeder.

Tijdens dit proces wordt een kamer voorbereid met een inert gas zoals argon om oxidatie te minimaliseren. Een dunne laag metaalpoeder wordt op de bovenkant van het bouwplatform verspreid en vervolgens smelt een laser het poeder in kleine delen samen; het proces herhaalt zich totdat het onderdeel volledig is gebouwd. Overtollig poeder wordt verwijderd nadat het onderdeel is afgekoeld. Van daaruit wordt het onderdeel ontlast, losgemaakt van de bouwplaat en vervolgens indien nodig een warmtebehandeling gegeven.

Toepassingen

Onderdelen gemaakt van het L-PBF-proces zijn ideaal voor industriële toepassingen en hoogwaardige technische onderdelen voor eindgebruik. Veelvoorkomende toepassingen zijn onder meer straalmotoren, turbinebladen, medische apparatuur en stroomgeneratoren. Dit proces is compatibel met een groeiende lijst van metaallegeringen en zelfs sommige edele metalen zoals goud en platina. Er zijn ook andere metalen 3D-printprocessen die beter geschikt zijn voor toepassingen met minder regelgeving en kritische prestatie-eisen, zoals metaalbindmiddelstralen en metaalextrusie.

Voordelen

Ingenieurs wenden zich tot 3D-printen van metaal wanneer ze gespecialiseerde onderdelen moeten maken die een hoge sterkte en duurzaamheid, chemische bestendigheid en toegang tot unieke ontwerpkenmerken vereisen. In tegenstelling tot metaalspuitgieten biedt 3D-printen met metaal ingenieurs een grote mate van ontwerpvrijheid. Bij 3D-metaalprinten worden geen mallen gebruikt, dus ingenieurs zijn niet gehouden aan bepaalde vormbeperkingen en het wijzigen van het ontwerp van een onderdeel is net zo eenvoudig als het bijwerken van het ontwerp op een computer. Een ontwerp complexer maken zal niet bijdragen aan extra productiekosten.

Beperkingen

Dat gezegd hebbende, 3D-printen op metaal heeft zijn eigen uitdagingen. De bouwgrootte is beperkt vanwege de strikte productievoorwaarden en vereiste procescontroles. Ook kunnen de opstartkosten van metaal 3D-printen voor een machine van industriële kwaliteit oplopen tot in de miljoenen - voordat rekening wordt gehouden met de materiaalkosten. Het hoge prijskaartje kan echter een waardevolle investering zijn voor ingenieurs die een ongeëvenaarde ontwerpflexibiliteit en grote mechanische sterkte willen.

Aan de slag met 3D-metaalprinten

Metaalspuitgieten is zeer geschikt voor het maken van kleine, complexe onderdelen die verrassend sterk zijn voor hun formaat. Metaal 3D-printen overtreft dit proces echter op veel belangrijke gebieden. 3D-metaalprinten biedt meer ontwerpveelzijdigheid en onderdelen die met dit proces zijn gemaakt, kunnen worden geoptimaliseerd voor hoge sterkte, duurzaamheid en chemische bestendigheid.

Bij Fast Radius zijn we goed thuis in additive manufacturing met een verscheidenheid aan verschillende materialen. Of uw onderdelen nu kunststof of metaal nodig hebben, ons team van experts helpt u op weg en begeleidt u bij elke stap. Het is nooit te vroeg om aan uw visie te werken - neem vandaag nog contact met ons op.

Bekijk onze mogelijkheden en enkele van onze meest recente artikelen voor meer informatie over de reeks productieservices die worden aangeboden door Fast Radius.

Klaar om uw onderdelen te maken met Fast Radius?

Start uw offerte

Industriële technologie

  1. Wat is metaalspuitgieten?
  2. Kan 3D-printen spuitgieten vervangen?
  3. 5 innovatieve toepassingen voor 3D-metaalprinten
  4. Gegoten versus spuitgieten
  5. Spuitgieten versus reactie-spuitgieten (RIM)
  6. Gietvormen versus reactie-spuitgieten
  7. Spuitgieten versus 3D-printen:alles wat u moet weten
  8. 5 veelgemaakte fouten bij het spuitgieten
  9. 6 soorten spuitgietpoorten en wanneer ze te gebruiken?
  10. Wanneer overmolding-proces gebruiken met spuitgieten?
  11. Wanneer CNC-frezen gebruiken?