Creëer betaalbare gegoten metalen onderdelen met 3D-printen

Ontdek hoe gietbare FDM-prints kunnen worden gebruikt om goedkope metalen onderdelen te produceren via investeringsgieten.

3D-printen gebruiken om metalen onderdelen te produceren

DMLS

DMLS is een poederbedfusietechnologie die wordt gebruikt om metalen onderdelen met een hoge maatnauwkeurigheid te produceren. Het additieve karakter van 3D-printen betekent dat er zeer complexe ontwerpen kunnen worden gemaakt. De ontwerpvrijheid die DMLS biedt, is door veel industrieën (auto-industrie en ruimtevaart) overgenomen waar gewichtsoptimalisatie en prestaties van cruciaal belang zijn (de kosten voor het exploiteren van een commercieel vliegtuig bedragen ongeveer € 1000/kg, wat betekent dat elke gewichtsbesparing resulteert in aanzienlijke besparingen op de exploitatiekosten). Hierdoor zijn deze industrieën bereid de hoge kosten per onderdeel van DMLS te rechtvaardigen op basis van de kostenbesparingen bij het produceren van complexe lichtere onderdelen. Het is altijd raadzaam om de kosten van het gebruik van een 3D-printserviceprovider te vergelijken met het kopen van uw eigen metalen 3D-printer.

DMLS kan onderdelen produceren uit een groot aantal metalen, waaronder aluminium en roestvrij staal, maar ook exotische biocompatibele materialen die worden gebruikt in de tandheelkunde en de medische industrie, zoals titanium. De belangrijkste beperkingen van DMLS zijn de hoge kosten, de kleine bouwgrootte en de lange doorlooptijden in vergelijking met andere 3D-printtechnologieën. Onderdelen hebben ook ondersteuningsmateriaal nodig om de kans op vervorming en kromtrekken te beperken. Dit materiaal moet ook na het afdrukken worden verwijderd, wat de doorlooptijd en kosten nog verder vergroot.

Een groot aantal metalen kroon- en brugkappen gedrukt in één print

(afbeelding met dank aan Renishaw)

Investeringscasting

Bij het investeringsgietproces worden traditioneel waspatronen gebruikt om mallen voor het gieten te produceren, omdat het een zeer schone uitbranding heeft zonder resten. De onderstaande afbeelding toont het proces.

Voor investeringsgieten in kleine oplagen worden traditioneel via CNC patronen uit een wasblok vervaardigd. Als alternatief wordt voor grotere series een matrijs bewerkt en worden de patronen gecreëerd door de was met de matrijs te gieten. Gereedschappen zijn een zeer dure investering, waarbij de productie van de matrijzen vaak erg lang duurt (2 - 6 weken).

3D-printen wordt nu regelmatig gebruikt in combinatie met een reeks investeringsgiettoepassingen om patronen te produceren uit gietbare materialen. Gietbare 3D-prints zijn gebruikelijk in de tandheelkundige en sieradenindustrie en worden over het algemeen geproduceerd via het SLA/DLP-printproces. Dit is een vat-fotopolymerisatietechnologie die onderdelen met een zeer glad oppervlak en uiterst fijne details kan produceren. De belangrijkste beperking rond SLA is de grootte van het bouwvolume van de printer, of de hoge kosten die gepaard gaan met grotere patronen. Voor grotere metalen onderdelen biedt gietbare FDM een kosteneffectieve, snelle oplossing.

Kleine, ingewikkelde ontwerpen zijn perfect voor SLA-investeringsgieten. De afbeelding hierboven toont een gietbaar patroon (links) gedrukt via het SLA-proces en de uiteindelijke gegoten ring (ring)

(afbeelding met dank aan Formlabs)

Voor grotere metalen onderdelen biedt gietbare FDM een kosteneffectieve, snelle oplossing.