Additieve Fabricage Uitgelegd: Typen, Processen en Toepassingen

Afbeeldingsbron: https://www.additively.com/en/learn-about/fused-deposition-modeling

Materiaal Extrusie – Stap voor Stap

• Eerste laag wordt gebouwd als bus materiaal deposeert waar nodig op het dwarsdoorsnedegebied van de eerste objectsnede.
• De volgende lagen worden bovenop vorige lagen toegevoegd.
• Lagen smelten samen bij depositie omdat het materiaal in een gesmolten toestand is.

4. Poederbedfusie

Het poederbedfusieproces omvat de volgende veelgebruikte printtechnieken: Directe Metalen Lasersintering (DMLS), Elektronenbundel Smelting (EBM), Selectieve Hittestintering (SHS), Selectieve Lasersmelting (SLM), en Selectieve Lasersintering (SLS).

Poederbedfusie (PBF) processen gebruiken ofwel een laser of een elektronenbundel om poedermaterialen te smelten en samen te voegen. Elektronenbundel smelting (EBM) processen vereisen een vacuum, maar kunnen met metalen en legeringen worden gebruikt om functionele onderdelen te maken. In alle PBF-processen wordt het poedermateriaal over de vorige lagen verspreid.

Er zijn verschillende mechanismen om dit te laten gebeuren, inclusief een roller of een mes. Een trechter of een reservoir onder het bed zorgt voor de voorraad van vers materiaal. Directe metalen lasersintering (DMLS) is hetzelfde als SLS, maar gebruikt metalen, geen kunststoffen.

Het proces sinteert het poeder laag voor laag. Selectieve hittestintering verschilt van andere methoden doordat het een verwarmde thermische printkop gebruikt om het poedermateriaal samen te smelten. Als voorheen, worden lagen met een roller tussen sinterende lagen toegevoegd. Een platform verlaagt het model dienovereenkomstig.

Poederbedfusie – Stap voor Stap

• Een laag, typisch 0,1 mm dik van materiaal wordt over het bouwplatform verspreid.
• Een laser smelt de eerste laag of eerste dwarsdoorsnede van het model.
• Een nieuwe laag poeder wordt over de vorige laag verspreid met een roller.
• Verdere lagen of dwarsdoorsnedes worden gesmolten en toegevoegd.
• Het proces herhaalt zich totdat het hele model is gecreëerd. Los, ongesmolten poeder blijft in positie maar wordt tijdens nabewerking verwijderd.

5. Bladlaminatie

Bladlaminatieprocessen omvatten de fabricage van Ultrasonische Additieven (UAM) en de fabricage van Gelamineerde Objecten (LOM). Bij de fabricage van ultrasonische additieven worden metaalvellen of stroken gebruikt, die met elkaar verbonden worden door ultrasonische lassen.

Het proces vereist additionele CNC-bewerking en verwijdering van het ongebonden metaal, vaak tijdens het lassenproces. Gelamineerde Object Fabricage (LOM) gebruikt een vergelijkbare laag-voor-laag benadering maar gebruikt papier als materiaal en lijm in plaats van lassen. Het LOM-proces gebruikt een schrafferingsmethode tijdens het printen voor eenvoudige verwijdering na creatie.

Gelamineerde objecten worden vaak gebruikt voor esthetische en visuele modellen en zijn niet geschikt voor structurele doeleinden. UAM gebruikt metalen en omvat aluminium, koper, roestvrij staal, en titanium. Het proces heeft een lage temperatuur en stelt de creatie van interne geometrieën in. Het proces kan verschillende materialen combineren en vereist relatief weinig energie aangezien het metaal niet wordt gesmolten.

Bladlaminatie – Stap voor Stap

• Het materiaal wordt op de juiste plaats op het snijbed geplaatst.
• Het materiaal wordt op zijn plaats gebonden, over de vorige laag, met behulp van de lijm.
• De vereiste vorm wordt vervolgens uit de laag gesneden, door laser of mes.
• De volgende laag wordt toegevoegd.
• Stappen twee en drie kunnen omgekeerd worden en alternatief kan het materiaal gesneden worden voordat het gepositioneerd en gebonden wordt.

6. Vat Polymerisatie

Bij vat polymerisatie wordt een vat van vloeibare fotopolymerhars gebruikt, vanuit welk het model laag voor laag wordt opgebouwd. Ultraviolett (UV) licht wordt gebruikt om de hars te verharden zoals nodig, terwijl een platform het geproduceerde object naar beneden beweegt naarmate elke nieuwe laag verhardt.

Omdat het proces vloeistof gebruikt om objecten te vormen, is er geen structurele ondersteuning van het materiaal tijdens de bouwfase. In tegenstelling tot poedergebaseerde processen, waarbij de ondersteuning wordt geboden door het ongebonden materiaal. In dit geval is het vaak nodig om ondersteuningsstructuren toe te voegen.

Harsen worden gecureerd met een fotopolymerisatieproces of UV-licht, waarbij licht over het oppervlak van de hars wordt gericht met gemotoriseerde spiegels. Wanneer de hars in contact komt met het licht, verhardt of verzaakt het.

Fotopolymerisatie – Stap voor Stap

• Het bouwplatform wordt verlaagd van de top van de harsvat naar beneden met de lagendikte.
• Een UV-licht cureert de hars laag voor laag. Het platform blijft naar beneden bewegen en extra lagen worden bovenop de vorige gebouwd.
• Sommige machines gebruiken een mes dat tussen lagen beweegt om een gladde harsbasis te bieden om de volgende laag op te bouwen.
• Na voltooiing wordt de vat geleegd van hars en het object verwijderd.

7. Materiaal Jetting

Materiaal jetting creëert objecten op een vergelijkbare manier als een tweedimensionale inktjetprinter. Het materiaal wordt op een bouwplatform geïnjiceerd met behulp van een continue of een drop-on-demand (DOD) benadering.

Het materiaal wordt op het oppervlak of platform gesproeid, waar het vastzakt en het model laag voor laag wordt opgebouwd. Het materiaal wordt gedeponeerd vanuit een bus die horizontaal over het bouwplatform beweegt. Machines verschillen in hun complexiteit en in hun methoden van het controleren van materiaaldepositie. De lagen van materiaal worden vervolgens gecureerd of verhard met ultraviolett (UV) licht.

Omdat het materiaal in druppels moet worden gedeponeerd, is het aantal beschikbare materialen voor gebruik beperkt. Polymeren wassen zijn geschikt en breed gebruikte materialen vanwege hun viskeuze aard en vermogen om druppels te vormen.

Materiaal Jetting – Stap voor Stap

• De printkop wordt boven het bouwplatform gepositioneerd.
• Druppels materiaal worden gedeponeerd vanuit de printkop op het oppervlak waar nodig, met behulp van thermische of piezo-elektrische methode.
• Druppels materiaal vastzaken en vormen de eerste laag.
• Verdere lagen worden als eerder bovenop de vorige opgebouwd.
• Lagen mogen afkoelen en verharden of worden gecureerd door UV-licht. Nabewerking omvat verwijdering van ondersteuningsmateriaal.

Voordelen van Additieve Fabricage

• De Ingangskosten Blijven Dalen
• Je Bespaart op Materiaalverspilling en Energie.
• Prototyping Kost Veel Minder.
• Kleine Productieruns Lopen Vaak Sneller en Goedkoper.
• Je Heeft Niet Zoveel Voorraad Nodig.
• Het Is Makkelijker Om Legacy Onderdelen Te Hercreëren en Te Optimaliseren.
• Je Kunt Onderdelenbetrouwbaarheid Verbeteren.
• Je Kunt Een Assemblage In Enkele Onderdelen Consolideren.
• Het Uniek Ondersteunt Nieuwe AI-Gedreven Ontwerpmethoden
• Het Uniek Ondersteunt Roosterstructuur.

Toepassing van Additieve Fabricage

Luchtvaart

AM blinkt uit in het fabriceren van onderdelen met gewichtsbesparende, complexe geometrische ontwerpen. Daarom is het vaak de perfecte oplossing voor het maken van lichte, sterke luchtvaartonderdelen.

In augustus 2013 testte NASA met succes een SLM-geprinte raketinjector tijdens een hete brandtest die 20.000 pond duwkracht genereerde. In 2015 keurde de FAA het eerste 3D-geprinte onderdeel goed voor gebruik in een commerciële motor. CFM's LEAP-motor heeft 19 3D-geprinte brandstofspruiters. Volgens Aviation Week, werden FAA-gecertificeerde Boeing 787 structurele onderdelen van titaniumdraad getoond op de Paris Air Show 2017.

Automotive

CNN rapporteerde dat het McLaren raceteam 3D-geprinte onderdelen gebruikt in zijn Formule 1 racewagens. Een achterspoilervervanging nam ongeveer 10 dagen in beslag in plaats van vijf weken. Het team heeft al meer dan 50 verschillende onderdelen geproduceerd met additieve fabricage.

In de auto-industrie trekt AM's rapid prototyping potentieel serieuze belangstelling aangezien productieonderdelen verschijnen. Bijvoorbeeld, aluminiumlegeringen worden gebruikt om uitlaatpijpen en pomponderdelen te produceren, en polymeren worden gebruikt om bumpers te produceren.

Gezondheidszorg

Aan de New York University School of Medicine evalueert een klinische studie met 300 patiënten de effectiviteit van patiënt-specifieke, multicolore nierkankermodellen met behulp van additieve fabricage. Het onderzoek onderzoekt of dergelijke modellen chirurgen effectief ondersteunen bij preoperatieve beoordelingen en begeleiding tijdens operaties.

Wereldwijde medische apparatenfabrikant Stryker financiert een onderzoeksproject in Australië om additieve fabricagetechnologie te gebruiken om op maat gemaakte, on-demand, 3D-geprinte chirurgische implantaten te creëren voor patiënten met botkanker.

In het algemeen groeien gezondheidszorgtoepassingen voor additieve fabricage, met name wanneer de veiligheid en effectiviteit van AM-gebouwde medische apparaten worden gedemonstreerd. De productie van unieke synthetische organen is ook veelbelovend.

Productontwikkeling

Naarmate het potentieel voor AM's ontwervrijheid gerealiseerd wordt, worden eens onmogelijke ontwerpconcepten nu met succes herschept. Additieve fabricage ontketent het creatieve potentieel van ontwerpers die nu vrij kunnen opereren van de beperkingen waaronder ze ooit arbeidden.

• Gerelateerd Artikel: Wat is 3D-printen?
• Gerelateerd Artikel: Wat is Rapid Prototyping?

Veelgestelde Vragen.

Wat is Additieve Fabricage?

Additieve fabricage (AM), ook bekend als 3D-printen, is een transformatieve benadering van industriële productie die de creatie van lichtere, sterkere onderdelen en systemen mogelijk maakt. Zoals de naam impliceert, voegt additieve fabricage materiaal toe om een object te creëren.

Wat is additieve fabricageproces?

Additieve fabricage is een specifiek 3D-printproces. Dit proces bouwt onderdelen laag voor laag op door materiaal af te zetten volgens digitale 3D-ontwerpdata. Bijvoorbeeld, in plaats van een werkstuk te frezen uit een vast blok, bouwt additieve fabricage het onderdeel laag voor laag op van materiaal geleverd als fijn poeder.

Wat zijn de Typen Additieve Fabricage?

Typen Additieve Fabricage:

1. Binder jetting.
2. Gestuurde Energie Depositie.
3. Poederbedfusie.
4. Bladlaminatie.
5. Materiaal Extrusie.
6. Materiaal Jetting.
7. Vat Foto Polymerisatie.

Wat betekent additieve fabricage?

Additieve fabricage is het proces van het creëren van een object door het laag voor laag op te bouwen. Het is het tegenovergestelde van subtractieve fabricage, waarbij een object wordt gecreëerd door af te snijden aan een vast blok materiaal totdat het eindproduct compleet is.

Wat voor producten worden gemaakt van additieve fabricage?

Veelvoorkomende toepassingen omvatten omgevingscontrolesystemen (ECS) kanalen, aangepaste cosmetische vliegtuiginterieurcomponenten, rakетmotorcomponenten, verbranderslijners, tooling voor composieten, olie- en brandstoftanks, en UAV-componenten. 3D-printen levert complexe, geconsolideerde onderdelen met hoge sterkte.

Waarom heet het additieve fabricage?

Dit is anders dan andere traditionele vormen van het creëren of smeden van producten, waarbij materiaal wordt afgesneden of verwijderd van een groter onderwerp om het eindproduct te bereiken. Om de vraag "Waarom heet het additieve fabricage?" simpel te beantwoorden, is het omdat het bouwproces toevoegt in plaats van aftrekt van grondstof.

Is additieve fabricage hetzelfde als 3D-printen?

Tussen de termen 3D-printen en additieve fabricage is er geen verschil. 3D-printen en additieve fabricage zijn synoniemen voor hetzelfde proces. Beide termen verwijzen naar het proces van het bouwen van onderdelen door materiaal laag voor laag samen te voegen vanuit een CAD-bestand.

Wat betekent stereolithografie?

Stereolithografie (SLA) is een additief fabricageproces dat vaste prototypes, patronen, en producten bouwt uit CAD-tekeningen. SLA stelt de constructie van vaste kunststofprototypes in staat die geweven worden van een CAD-aangedreven laserbundel pistool.

Wat zijn de voordelen van additieve fabricage?

Voordelen van Additieve Fabricage:

• De Ingangskosten Blijven Dalen.
• Je Bespaart op Materiaalverspilling en Energie.
• Prototyping Kost Veel Minder.
• Kleine Productieruns Lopen Vaak Sneller en Goedkoper.
• Je Heeft Niet Zoveel Voorraad Nodig.
• Het Is Makkelijker Om Legacy Onderdelen Te Hercreëren en Te Optimaliseren.

Is lassen additieve fabricage?

De toepassing van lassen in additieve fabricage (AM) voor de fabricage van metalen componenten is een van de snelst groeiende onderzoek- en ontwikkelingsinteresses. De energiebronnen zoals laser, elektronenbundel en booglassen worden gebruikt om de grondstof in poeder- of draadvorm te smelten en te depositieren.

Wat is een nadeel van additieve fabricage?

Nadelen – Productiekosten zijn hoog – Met het gebruik van technieken anders dan additieve fabricage, kunnen onderdelen sneller gemaakt worden, en dus kan de extra tijd leiden tot hogere kosten. Daarnaast kunnen hoogwaardige additieve fabricagemachines duur zijn.

Wie heeft additieve fabricage uitgevonden?

Chuck Hull is de medeoprichter, uitvoerende vice-president, en chief technology officer van 3D Systems. Hij is een van de uitvinders van de SLA 3D-printer, de eerste commerciële rapid prototyping technologie, en het wijd gebruikte STL-bestandsformaat.

Waarvoor worden additieve technologieën gebruikt?

• Luchtvaart. De luchtvaartindustrie is een pionierssector voor additieve fabricage en baant de weg naar seriële productie.
• Militair & Defensie.
• Medisch.
• Industriële Fabricage.
• Automotive
• Ruimtevaart.

Wat is het verschil tussen additieve fabricage en rapid prototyping?

Rapid prototyping betekent het snel produceren van een prototype. Additieve fabricage verwijst naar elk fabricageproces dat producten maakt door geleidelijk materialen toe te voegen.

Wat is het verschil tussen generatieve fabricage en additieve fabricage?

Terwijl het generatieve ontwerp genoeg uitgebreid is om met traditionele methoden te werken, biedt additieve fabricage de technologie de meeste vrijheid. Het is niet moeilijk te begrijpen waarom. Een voorbeeld van een onderdeel gecreëerd via generatief ontwerp. Het systeem optimaliseerde de twee ontwerpen links voor 3-as frezen en gegoten aluminium.

Wat is de geschiedenis van additieve fabricage?

Additieve fabricage duikte voor het eerst op in 1987 met stereolithografie (SL) van 3D Systems, een proces dat dunne lagen ultraviolet (UV) licht-gevoelig vloeibaar polymere vastmaakt met een laser. De SLA-1, het eerste commercieel beschikbare AM-systeem ter wereld, was de voorloper van de ooit-populaire SLA 250 machine.

Waarom is 3D-printen uitgevonden?

Het idee kwam Crump in 1988 toen hij probeerde een speelgoedkikker voor zijn dochter te maken door kaarswas door een lijmpistool te dispenseren. In 1989, Crump patenteerde de technologie en richtte met zijn vrouw Stratasys Ltd. op om 3D-printmachines te maken en te verkopen voor rapid prototyping of commerciële fabricage.

Welke vloeistof wordt gebruikt in stereolithografie?

Stereolithografie (of SLA) is een van de oudste 3D-printtechnieken ooit ontwikkeld. Dit additieve fabricageproces wordt gebruikt om harsmateriaal te 3D-printen, met een fotochemisch proces. Dit SLA 3D-printproces gebruikt een vat van vloeibare fotopolymershars die gecureerd kan worden.

Wie heeft de 3D-printmachine uitgevonden?

Charles Hull is de uitvinder van stereolithografie, de eerste commerciële rapid prototyping technologie die algemeen bekend is als 3D-printen. De vroegste toepassingen waren in onderzoek- en ontwikkelingslabo's en gereedschapskamers, maar vandaag de dag zijn 3D-printtoepassingen schijnbaar oneindig.

Is additieve fabricage de toekomst?

In 2021 zal de vooruitgang voortduren, met softwarebedrijven groot en klein die zich richten op softwareoplossingen om te voldoen aan de eisen van additieve technologieën. Deze evolutie zal de volgende generatie softwaretools brandstoffen die AM naar industrialisatie zullen drijven.

Is additieve fabricage duur?

Afhankelijk van het proces en het componentontwerp, kunnen de variabele kosten voor additieve productie vijf tot vijftig keer hoger zijn dan voor conventionele productie, bijvoorbeeld bij de verwerking van polymeren en metalen.

Wat is additieve fabricage GE?

GE Additive levert nu machines, materialen, en engineering ontwerpexpertise, in partnerschap met klanten om hen te helpen additieve fabricage in hun bedrijven te introduceren. Concept Laser en Arcam machines ondersteunen al klanten in de luchtvaart, medische, tandheelkundige, en juwelierindustrieën.

Wat is additieve lassen?

Draadboog additieve fabricage is een proces dat geautomatiseerde metaal inerte gas (MIG) lassen of laser draad lassen combineert met directe depositie 3D-printen.

Wat is het verschil tussen additieve en subtractieve fabricage?

Additieve fabricageprocessen bouwen objecten op door materiaal laag voor laag toe te voegen, terwijl subtractieve fabricage materiaal verwijdert om onderdelen te creëren.

Groeit additieve fabricage?

Additieve fabricage verwachte wereldwijde marktgroeit 2020-2026. Tussen 2020 en 2023, wordt de wereldwijde additieve fabricagemarkt verwacht te groeien met ongeveer 17 procent per jaar. Hoewel de 3D-printmaterialenmarkt momenteeld gedomineerd wordt door kunststoffen, worden metaalmaterialen verwacht de marktgroeit te stimuleren.

Hoe duurzaam is additieve fabricage?

Als proces op zich, vertegenwoordigt additieve fabricage al een duurzamere productiemiddel. Dit is met name zichtbaar in het feit dat 3D-printen het gebruik van overtollig materiaal en dus onnodige afval vrijwel vanaf het begin elimineert.

Wat is de grootste uitdaging voor additieve fabricage?

De uitdaging is om het onderdeel- en assemblageontwerp te identificeren dat bepaald wordt door de huidige fabricagetechnologie en te overwegen of AM de prestaties kan verbeteren. Omdat AM het mogelijk maakt om geometrieën te creëren die niet haalbaar zijn met conventionele fabricagemethodes, neemt de ontwerpvrijheid toe.

Wat is additieve fabricage simpel?

Additieve fabricage (AM) of additieve laagfabricage (ALM) is de industriële productienaam voor 3D-printen, een computergecontroleerd proces dat driedimensionale objecten creëert door materialen, meestal in lagen, af te zetten.

Waarom is additieve fabricage geïntroduceerd?

Metaal Additieve Fabricage, of 3D-printen, biedt de mogelijkheid om complexe onderdelen te produceren zonder de ontwerpbeperkingen van traditionele fabricageroutes.