Vier metalen 3D-printprocessen en hun materialen:een uitgebreide gids

Tabel 1. Voor- en nadelen van Metal Powder Bed Fusion

Voordelen Nadelen

Pluspunten

Intrinsieke ondersteuning vanuit het poederbed, geen ondersteuning nodig

Nadelen

Sommige fabrikanten bieden een beperkt aantal materiaalsamenstellingen aan

Pluspunten

Gladde oppervlakken rechtstreeks van de printer

Nadelen

Vereist hoogwaardige, dure lasers

Pluspunten

Minimale laagdikte 20 µm, doorgaans 35–50 µm

Nadelen

Sommige systemen bieden een relatief langzame opbouw

Pluspunten

Bouwt poreuzere delen op

Nadelen

Hoge restspanningen zijn het gevolg van onstabiele smeltbaden

Pluspunten

Nadelen

Geprinte onderdelen zijn niet bij alle processen even sterk of veerkrachtig; altijd zwakker en breukgevoeliger dan EBM-onderdelen

Tabel 2. Voor- en nadelen van gerichte energiedepositie

Voordelen Nadelen

Pluspunten

Hoge afdruksnelheid

Nadelen

De uitrustingskosten zijn erg hoog

Pluspunten

Geprinte onderdelen hebben een hoge dichtheid en sterkte/veerkracht

Nadelen

Ondersteuningsstructuren kunnen niet worden gebouwd, dus overhangen kunnen niet worden afgedrukt, waardoor de toepassingen worden beperkt

Pluspunten

Kan worden gebruikt voor reparatie van hoogwaardige functionele onderdelen

Nadelen

Relatief lage buildresolutie

Pluspunten

Grote bouwtafels beschikbaar

Nadelen

Een slechte oppervlakteafwerking vereist nabewerking

Pluspunten

Oorspronkelijke materiaaleigenschappen in onderdelen

Nadelen

Pluspunten

Maakt de productie van onderdelen mogelijk met minimaal gereedschap

Nadelen

Pluspunten

Minder materiaalverspilling

Nadelen

Pluspunten

Kan onderdelen bouwen met een aangepaste legering (mogelijkheid voor meerdere materialen)

Nadelen

Tabel 3. Voor- en nadelen van extrusie van metaalfilament

Voordelen Nadelen

Pluspunten

Geen speciale bouwomgeving – kamertemperatuur, normale atmosfeer

Nadelen

Moeilijke nabewerking om onderdelen te sinteren

Pluspunten

FFF-spanningen in geprinte onderdelen

Nadelen

Door krimp zijn de afmetingen van het voltooide onderdeel moeilijk te controleren

Pluspunten

Groot scala aan materialen op dezelfde machine

Nadelen

De nauwkeurigheid van onderdelen heeft grotendeels niets te maken met de X-Y-Z-resolutie van de afdruk

Pluspunten

Goedkopere apparatuur

Nadelen

Onderdelen hebben een lage dichtheid en zijn relatief zwak na het sinteren

Pluspunten

Lagere technische vaardigheden vereist tijdens de bediening

Nadelen

Pluspunten

Ideaal voor prototypes

Nadelen

Tabel 4. Voor- en nadelen van materiaalspuiten en bindmiddelspuiten

Voordelen Nadelen

Pluspunten

Geen speciale bouwomgeving:kamertemperatuur, normale atmosfeer

Nadelen

Proces in twee fasen:het poederbed wordt aangebracht en vervolgens wordt de lijm met inkt gespoten om de laag te hechten

Pluspunten

Geen interne spanningen in geprinte onderdelen

Nadelen

Delicaat nabewerking om onderdelen te sinteren

Pluspunten

Breed scala aan materialen op dezelfde machine zonder wijziging in de opstelling

Nadelen

Maatvoering vereist finesse om de juiste krimp te garanderen

Pluspunten

Goedkopere apparatuur

Nadelen

De nauwkeurigheid van het voltooide onderdeel is niet louter een gevolg van de X-Y-Z-resolutie van de afdruk

Pluspunten

Lagere technische vaardigheden vereist tijdens de bediening

Nadelen

Onderdelen zijn bros en kwetsbaar voordat ze worden gesinterd

Pluspunten

Minimale laagdikte 35 µm

Nadelen

Metaal 3D-printen is een lasergebaseerde technologie die metaaldeeltjes laag voor laag versmelt. Deze technologie wordt vaak gebruikt voor prototyping, productie van onderdelen met complexe geometrieën en onderdelen voor eindgebruik, evenals voor de reductie van metalen componenten in een assemblage. Metaal 3D-printen wordt geleverd met een groeiende familie van materialen. Dit voldoet aan de behoeften van diverse industrieën, van sieraden tot lucht- en ruimtevaart, en van de medische sector tot de productie van kunststoffen. Sommige processen en apparatuur zijn materiaalspecifiek en beperkt in hun bereik, terwijl andere in staat zijn een scala aan materialen te gebruiken.

Zie ons artikel over 3D-printen voor meer informatie.

Hoe selecteer ik het beste type 3D-printen?

Het selecteren van het beste type 3D-printen is complex. Hieronder vindt u nuttige stappen die u kunt doorlopen bij het beslissen welke 3D-printprocessen voor metaal u moet kiezen:

1. Bekijk de onderdeelvereisten. Houd bijvoorbeeld rekening met de laagresolutie, de noodzaak voor reproductie van fijne details, maar ook met de vereiste mechanische eigenschappen en cosmetische kwaliteitsoverwegingen.
2. Kies een materiaalfamilie voor het onderdeel. 
3. Zodra het materiaal is geselecteerd, bekijkt u de beschikbare processen die dat materiaal gebruiken om te bepalen welk proces het beste is om de gewenste resultaten te bereiken.
4. Controleer de beschikbaarheid van middelen, inclusief leveranciers voor het materiaal, de tijd en de kosten.

Wat zijn metalen 3D-printmaterialen?

Er is een lange en groeiende lijst met metaaltype-opties in metalen 3D-printmaterialen. De meest voorkomende metaalsoorten zijn:

1. Roestvrij staal: Over het algemeen in 3 legeringsgroepen:304, 316 en 17-4. Deze zijn corrosiebestendig en van hoge sterkte als ze niet poreus zijn.
2. Gereedschapsstaal D2, A2 en H13: Hebben een hoge sterkte, zijn hardbaar, slijtvast en toepasbaar voor matrijzen en gereedschappen.
3. Titanium en Ti64: Materialen die ideaal zijn voor lichtgewicht onderdelen en een hoge sterkte hebben.
4. Aluminium 7075, 4047, 6061, 2319, 4043: Dit zijn diverse lichtgewicht legeringen voor algemene, lichtgewicht componenten.
5. Inconel® 718, 625: Deze hebben een lage corrosie- en hoge temperatuurbestendigheid voor onder meer motoronderdelen.
6. Kobaltchroom: Superlegering voor biomedische en ruimtevaarttoepassingen.
7. Goud/Zilver: Zuivere metalen voor sieraden en beperkt biomedisch gebruik.
8. Niobium, Niobium-zirkonium: Dit zijn legeringen met hoge temperatuurbestendigheid en hoge chemische weerstand voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart.
9. Tantaal: Vergelijkbaar met Niobium maar met betere chemische resistentie.
10. Hastelloy® Nikkel Chroom: Materialen die taai zijn:temperatuurbestendig en barstbestendig. Vaak gebruikt voor turbine- en nucleaire componenten.
11. Tungsten en legeringen: Materialen met superhoge dichtheid. Wordt vaak gebruikt voor stralingsschermen, collimators en motoronderdelen.

Raadpleeg onze gids over de beste materialen voor 3D-printen met metaal voor meer informatie.

Wanneer verscheen 3D-metaalprinten voor het eerst?

De eerste praktische uitvoering van een metalen 3D-printer was de EOSINT M250. Het werd in 1994 gelanceerd door ElectroOptical Systems. Het combineerde metaal met een legering met een lagere temperatuur, die werd versmolten om de primaire deeltjes te koppelen. In 2004 lanceerde EOS de EOSINT M270. Het was het eerste PBF-systeem dat een laser van 200 W met een diodepomp gebruikte om de metaalgrondstof te smelten. Sindsdien is er een exponentiële toename/verbetering geweest in methoden, materialen en resoluties.

Samenvatting

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen van metaal voor al uw prototyping- en productiebehoeften. Ontvang vandaag nog uw directe offerte voor 3D-printen van metaal en meer.

Auteursrecht- en handelsmerkkennisgevingen

1. Inconel® is een geregistreerd handelsmerk van de Huntington Alloys-divisie van Special Metals Corp., Huntington, WV.
2. Hastelloy® is een geregistreerd handelsmerk van Haynes International, Kokomo, Indiana.

Disclaimer

De inhoud die op deze webpagina verschijnt, is uitsluitend voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele verklaring of garantie van welke aard dan ook, expliciet of impliciet, met betrekking tot de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en soorten materialen of processen mogen niet worden afgeleid als representatief voor wat externe leveranciers of fabrikanten via het netwerk van Xometry zullen leveren. Kopers die offertes voor onderdelen zoeken, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke vereisten voor die onderdelen. Raadpleeg onze algemene voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is afgestudeerd aan de B.Eng Honours in Werktuigbouwkunde en heeft meer dan twintig jaar ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke functies bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep inzicht ontwikkelde in technische processen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements