Is 3D-metaalextrusie de volgende golf in additieven?

3D-productie van additieve metaalextrusie begint zich op de markt te vestigen. Met een meer uitnodigende prijs dan andere 3D-technologieën, heeft het de potentie om dingen op te schudden. We profileren verschillende grote spelers in de ruimte - en hun aanspraken op roem.

Met al het nieuws over 3D-metaalprinten van de laatste tijd, is de kans groot dat je op zijn minst geïnteresseerd bent als je niet actief de beschikbare opties onderzoekt. Fabrikanten gebruiken technologieën zoals directe metaallaser-sintering en elektronenstraalsmelten om alles te printen, van straalmotorbrandstofsproeiers tot medische prothesen, dus waarom zou uw winkel de technologie niet willen benutten voor prototypen, gereedschappen en productieonderdelen in kleine volumes?

Om te beginnen kunnen printers die deze onderdelen produceren en duizenden vergelijkbare metalen onderdelen duur zijn. U kunt rekenen op $ 500.000 en hoger voor een op laser gebaseerde poederbedmachine, plus de software, training en aanvullende apparatuur om dit te ondersteunen. Het metaalpoeder dat nodig is om iets daadwerkelijk te bouwen is vaak eigendom, net als de lasers die worden gebruikt om het tot bruikbare producten te sinteren.

De nieuwe 3D Metal Extrusion Kids on the Block

Wanhoop niet. Onlangs is er een nieuw soort 3D-metaalprinters op de markt gekomen. Deze machines zijn veel goedkoper, relatief gebruiksvriendelijk en produceren volledig dichte metalen onderdelen die geschikt zijn voor eindgebruik. Er bestaan ​​verschillende verschillende technologieën met ongeveer een dozijn fabrikanten van apparatuur die hun eigen unieke alternatieven bieden voor traditionele poederbedsystemen. Hier zijn een paar voorbeelden.

Is 3D additive manufacturing levensvatbaar ondanks de hype? Lees "The Case for 3D Printing in Manufacturing" voor meer informatie.

3D metalen extrusieprofielen:Markforged, Desktop Metal, Digital Metal

De Metal X-printer van Markforged maakt gebruik van een gepatenteerde atomic diffusion additive manufacturing, of "ADAM"-technologie, om onderdelen te printen uit 17-4 PH of 303 roestvrij staal met aluminium, Inconel, titanium en andere die gepland zijn.

De technologie werkt door het extruderen van staafachtige cilinders van metaalpoeder dat eerder door een mondstuk is gemengd met een plastic bindmiddel om deellagen van 50 m (0,002 inch) dik te maken. Wanneer het voltooid is, wordt het "groene" deel door een wasstation gestuurd om een ​​deel van het bindmiddelmateriaal te verwijderen en vervolgens in een oven geplaatst die het resterende bindmiddel wegbrandt en de metaaldeeltjes samensmelt. Met een prijskaartje van rond de $ 100.000 voor een compleet systeem, zijn de productiekosten naar verluidt tot 10 keer lager dan bij alternatieve metaaladditieventechnologieën en tot 100 keer lager dan bij machinale bewerking.

3D metalen extrusieprofiel:desktopmetaal, digitaal metaal

Desktop Metal biedt twee 3D-metaalprinters, het Studio System en het Production System. Het Studio System is een "kantoorvriendelijke" printer die gebruikmaakt van een extrusieproces dat lijkt op dat van Markforged. Het gepatenteerde depositieproces van gebonden metaal drukt 17-4 PH, 316L, Inconel en andere poeders af die vergelijkbaar zijn met die gebruikt in het decennia-oude metaalspuitgieten, maar gebonden in een polymeermengsel. Laagdiktes van 50 m (0.002 in.) en bouwsnelheden van 16 cm³/uur. (1 in³/uur) zijn mogelijk. Ook hier worden onderdelen gewassen in een debindstation voordat ze in een oven worden gesinterd bij temperaturen tot 1400 graden C (of 2552 F). Desktop Metal beweert ook dat het 10 keer goedkoper is dan lasergebaseerde 3D-metaalprinters.

Met bouwsnelheden tot 8200 cm ³ /u. (500 in³/uur), zou het productiesysteem van Desktop Metal 100 keer sneller zijn dan op laser gebaseerde metaalprinters en duidelijk ontworpen voor massaproductie. Met behulp van 32.000 jets en een bidirectionele poederverspreider, zet de single-pass jetting-technologie miljoenen druppels per seconde bindmiddelvloeistof af op elke laag poeder. Het heeft ook anti-sintermiddelen om ondersteuningsstructuren later gemakkelijker te kunnen verwijderen. De "bruine" delen worden vervolgens in een oven versmolten bij net onder de smelttemperatuur van het metaal om een ​​volledig dicht product te produceren.

Hoewel het pas in 2019 in de handel verkrijgbaar is, naderen de kosten van ongeveer $ 400.000 voor het productiesysteem op laser gebaseerde poederbedprinters, maar er wordt gezegd dat de kosten per onderdeel vergelijkbaar zijn met die van metalen gietstukken - minstens tot 100.000 stuks.

Wilt u dieper gaan in 3D-additieven? Bekijk "De unieke uitdagingen en oplossingen in 3D-metaalprinten."

3D metalen extrusieprofiel:digitaal metaal

De DM P2500 van Digital Metal is een andere 3D-metaalprinter die gebruikmaakt van binder-jetting-technologie. Als onderdeel van de Zweedse Höganäs Group, een toonaangevende leverancier van metaalpoeders, zegt Digital Metal dat zijn machines meer dan 200.000 hoogwaardige 3D-geprinte componenten hebben geproduceerd voor de lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie, medische en andere industrieën. Laagdiktes tot 42 µm (0,0016 in.) zijn mogelijk, evenals een resolutie van objecten tot 35 µm (0,0014 in.). Bouwsnelheden liggen dicht bij die van Desktop Metal's Studio System op 100 cm ³ /u. (6 in³/uur), hoewel de DM P2500 naar verluidt extreem fijne details en "medische kwaliteit" oppervlakteafwerkingen bereikt.

Er zijn tal van andere systemen en technologieën beschikbaar. AM-machinebouwer ExOne biedt bijvoorbeeld een verscheidenheid aan binder-jetting-machines en materialen, variërend van brons tot wolfraam. Vader Systems maakt gebruik van een elektromagnetisch veld om onderdelen te bouwen van vloeibare metalen. Bij de productie van additieven voor pellets van Pollen AM wordt MIM-grondstof gebruikt die tot 5 keer goedkoper is dan bestaande systemen op poederbasis.

Hoewel lasergebaseerde 3D-metaalprinters hun plaats hebben, bieden deze alternatieven een aantal voordelen:Omdat er geen thermische belasting is zoals bij lasergebaseerde systemen, kunnen de ondersteunende structuren die nodig zijn om onderdelen op hun plaats te houden tijdens het bouwproces worden vereenvoudigd of zelfs geëlimineerd. Hierdoor kan de hele bouwkamer worden gevuld, wat betekent dat honderden of zelfs duizenden kleine onderdelen in één enkele bewerking zonder toezicht kunnen worden verwerkt.

De ondersteunende structuren die worden gebruikt, zijn doorgaans gemakkelijker te verwijderen, waardoor secundaire bewerkingen of handmatige nabewerkingen niet meer nodig zijn. Omdat de metalen dezelfde zijn als de metalen die worden gebruikt met MIM, zijn goedkeuringen voor lucht- en ruimtevaart en medisch toezicht veel gemakkelijker te verkrijgen. Er zijn geen argon- of stikstofgassen nodig zoals bij op laser gebaseerde systemen, en er zijn ook geen zorgen over een laserstraal die een explosie veroorzaakt in een met aluminium of titanium met stof gevulde atmosfeer.

Heeft u zich al gewaagd aan additive manufacturing en 3D-printen? Hoe is je ervaring geweest?