3D-printtechnologieën (deel 2)

Deel twee:3D-printtechnologieën

3D-printen, ook wel additive manufacturing (AM) genoemd, biedt een breed scala aan verschillende printtechnologieën om uit te kiezen. Hoewel er tussen elke methode aanzienlijke verschillen kunnen bestaan, werken alle 3D-printtechnieken volgens hetzelfde basisprincipe:additieve fabricagetechnologieën bouwen werkstukken laag voor laag of door afzetting langs een geprogrammeerd pad.

Op basis van de methode voor het maken van lagen, valt de 3D-printtechnologie voornamelijk uiteen in zeven categorieën:

1. Metalen extrusie

Een mondstuk of andere opening geeft selectief materiaal af. Nadat een laag is voltooid, beweegt het bouwplatform naar beneden of gaat de extrusiekop omhoog en wordt de volgende laag geëxtrudeerd en aan de vorige laag gehecht. Deze technologie houdt zich voornamelijk bezig met materialen zoals:

• Thermoplasten
• Eutectische metalen
• Keramiek
• Composieten
• Boetseerklei
• Met metaal gevulde klei
• Beton
• Eten
• Levende cellen

Deze technologie omvat twee subcategorieën:fused deposition modeling (FDM) of fused filament fabricage (FFF). De belangrijkste leveranciers van deze technologie zijn Stratasys, Arbur, Aleph Objects, Beijing Tiertime, MarkerBot Industries en Ultimaker. Metaalextrusietechnologie vertegenwoordigt de grootste geïnstalleerde basis van AM-machines. Het proces werd ontwikkeld door Stratasys.

2. Materiaalspuiten

Een of meer inkjetprintkoppen zetten kleine druppeltjes van het bouwmateriaal af terwijl ze over het poederbed bewegen. Omdat er meerdere printkoppen kunnen worden gebruikt, kan elke printkop verschillende materialen printen. Deze technologie kan ook gebruik maken van een "direct-write"-technologie, die printmaterialen ter grootte van nanodeeltjes vernevelt en deze combineert met een inert dragergas in een aerosol, en de aerosol vervolgens op een oppervlak voortstuwt.

Deze technologie behandelt materialen zoals:

• Fotopolymeren
• Wasachtige materialen
• Metalen/niet-metalen
• Geleiders
• Diëlektrica

De primaire providers zijn onder meer 3D Systems, Stratasys, Solidscape en Keyence. Deze technologie kan investeringsgietpatronen produceren.

3. Bindmiddelspuiten

Binder jetting zet nauwkeurig een vloeibaar bindmiddel neer met behulp van inkjetprintkopsproeiers om poedermaterialen samen te voegen. In tegenstelling tot materiaalspuiten, is het materiaal dat door het mondstuk wordt gedoseerd niet het ruwe bouwmateriaal, maar in plaats daarvan een vloeibaar gemaakt bindmateriaal dat op een poederbed wordt afgezet om het poeder in de gewenste vorm te houden.

Deze technologie werkt met:

• Acryl polymeer
• Metaal
• Zand
• Keramiek

De belangrijkste leveranciers van deze technologie zijn onder meer 3D Systems, ExOne Company, Voxeljet Technology GmbH, Microjet Technology, Digital Metal en HP. Deze methode kan worden gebruikt om zandpatronen te bouwen voor het zandgietproces.

4. Lamineren van vellen

Plaatlaminering verbindt lagen plaatmateriaal om een ​​ontwerp te realiseren. Plaatmaterialen zullen ofwel papier zijn dat is behandeld met lijm die een vaste vorm vormt, vergelijkbaar met multiplex wanneer het in het volledig gevormde object wordt gelamineerd, of metaalfolies en tapes die in plaats daarvan metalen onderdelen vormen. Lamineren wordt ook wel Laminated Object Manufacturing (LOM) genoemd.

De belangrijkste leveranciers van deze technologie zijn Helisys, Micro Technologies en Fabrisonic.

5. Vat Fotopolymerisatie

Vloeibaar fotopolymeer in een vat wordt selectief uitgehard met behulp van door licht geactiveerde polymerisatie. Deze technologie werkt alleen met fotopolymeren. Er zijn momenteel twee soorten fotopolymerisatietechnologieën op de markt.

• Stereolithografie (SLA) gebruikt een ultraviolette laser en X-Y-scanspiegels gemonteerd op computergestuurde galvanometers om de bovenste laag vloeibaar fotopolymeer in het vat uit te harden. Elk punt dat door de laser wordt aangeraakt, wordt vervolgens uitgehard. SL was het onbetwiste leidende proces in de beginjaren van AM.

• Vt-polymerisatie is uitgebreid en omvat ook digitale lichtverwerking (DLP). In plaats van een laser als lichtbron voor uitharding te gebruiken, beschikken DLP AM-printers over een digitaal lichtprojectorscherm om het hele laagbeeld in één keer te projecteren en uit te harden.

De belangrijkste leveranciers van deze technologie zijn onder andere 3D Systems, Envisiontec, DWS, Asiga en Rapid Shape.

6. Krachtbed Fusion

Thermische energie versmelt selectief gebieden van een poederbed. De thermische energie smelt het poedermateriaal, dat vervolgens verandert in een vaste fase als het afkoelt. De energiebron die in deze technologie wordt gebruikt, kan een laser- of een elektronenstraal zijn.

Dit proces staat ook bekend als:

• Laser sinteren
• Directe metaallaser-sintering
• Selectief lasersinteren
• Elektronenstraal smelten
• Selectief lasersmelten

De op laser gebaseerde technologie produceert betere oppervlakteafwerkingen en fijnere details dan opstellingen met elektronenstralen. Elektronenbundels zijn duurder vooraf, maar ze zijn ook sneller en produceren onderdelen met een lagere restspanning.

De meeste metalen AM-systemen maken gebruik van het poederbedfusieproces. EOS is een beproefd metaal AM-proces met de grootste geïnstalleerde basis. High-energy poederbedfusieprocessen (PBF) dreigen ondanks de hoge kosten marktaandeel te veroveren van de traditionele investeringsgietindustrie. PBF-processen kunnen complexe 3D-vormen produceren uit legeringen die bijna overeenkomen met de metallurgische eigenschappen van investeringsgietstukken. SLM is de meest volwassen AM-methode en beheerst meer dan 70% van de metaaldrukmarkt.

Deze technologie werkt met polymeren, metaal en zand. De primaire providers zijn onder meer 3D-systemen, EOS, Arcam, SLM Solutions, Realizer, Concept Laser, Aconity3D, Proto Labs en meer.

7. Gerichte energiedepositie

Thermische energie wordt gebruikt om materialen te smelten terwijl het materiaal wordt afgezet. In de meeste gevallen is een laser de bron van de energie en is het materiaal een soort metaalpoeder. Een 4- of 5-assig bewegingssysteem wordt gebruikt om de depositiekop te positioneren. Deze technologie werkt alleen met metalen materialen, maar er kan meer dan één type metalen materiaal tegelijk worden gebruikt.

De belangrijkste leveranciers van Directed Energy Deposition (DED)-technologie zijn onder meer Optomec, POM Group, BeAM, Trumpf, RPM en Innovations. DED is ook bekend als Blown Powder AM en Laser Cladding. Dit is een geschikte methode om bestaande werkstukken materiaal toe te voegen, waardoor deze optimaal is voor reparatie of modificatie van onderdelen.

Bijblijven met Impro

Bij Impro streven we ernaar om op de hoogte te blijven van de nieuwste productietechnologieën en hoe deze onze klanten ten goede kunnen komen. Als u meer wilt weten over 3D-printen en hoe het zich verhoudt tot meer traditionele productiemethoden, download dan ons gratis eBook.

Om meer te weten te komen over de toekomst van 3D-printen, blijf ons volgen voor deel 3 van onze driedelige serie over dit onderwerp, die zich richt op inspectie en testen. U kunt vandaag ook ons ​​gratis eBoek - '3D-printen versus conventionele productie'- downloaden!