Toekomst additive manufacturing zit in combinatie van bewerkingen

Additive manufacturing zal conventionele technieken niet verdringen. De kracht zit er juist in deze additieve techniek te combineren met een subtractieve techniek, dan kun je tot een optimale productietechniek komen. Dat zegt professor Jean-Pierre Kruth van de KU Leuven.

Opbouwen en wegnemen

Additief en subtractief bewerken met een machine: materiaal opbouwen en wegnemen in dezelfde machine. Die visie ontvouwde professor Kruth op Materialise World Conference, de tweede editie van deze conferentie, georganiseerd door Materialise in Leuven, een vroegere spin off van de universiteit. En als je dan materiaal opbouwt en wegneemt in één machine, is de laser daar het meest geschikte gereedschap voor in de ogen van de Vlaamse hoogleraar. “De laser is namelijk een gereedschap dat niet slijt, zoals een frees wel doet.”

3 bewerkingen in één machine

De onderzoekers van de universiteit van Leuven zijn volop bezig met onderzoek in deze richting. Ze combineren drie bewerkingen: selective laser melting om met metaalpoeder het deel op te bouwen. Daarna halen ze met selective laser erosion een klein laagje weg en als derde stap wordt de dunne laag vlak onder het oppervlak met de laser gesmolten. Wat blijkt nu: door het hersmelten van de oppervlaktelaag verbetert de oppervlakteruwheid met een factor tien en verhoog je de densiteit van het materiaal. Met andere woorden: het materiaal wordt minder poreus. De eerste resultaten uit de experimenten in Leuven wijzen in de richting van een porositeit die afneemt van 0,77 procent naar 0,036 procent bij titaan. De oppervlakteruwheid verbetert van 12 µm eerst tot 1,5 µm na het uitvoeren van alle drie de bewerkingsstappen.

Beperkte extra tijd

Het lijken veel produktiestappen, ook al kunnen ze door de laser te gebruiken op één machine gedaan worden. Volgens Jean-Pierre Kruth valt de extra bewerkingstijd in de praktijk wel mee. “Het levert nauwelijks meer resultaat op als je na elke laag doet re-melten. Je hoeft alleen de laatste laag te hersmelten. Een hoge scansnelheid levert een beter resultaat dan een lage. Bovendien: als je het werkstuk moet slijpen, komt er veel meer productietijd bij.”

Concept Laser

De universiteit van Leuven gebruikt voor deze nieuwe additive manufacturing technologie een M3 machine van Concept Laser, omdat deze een NdYag laser gebruikt. Je moet namelijk voor het laser eroderen overschakelen naar een gepulste laserstraal, wat met een fiberlaser niet kan. Bij de machines van bijvoorbeeld SLM Technologie kan alleen opgebouwd worden, gevolgd door het re-melten. Deze machines werken namelijk met een fiberlaser.

Het onderzoeksteam van professor Kruth heeft deze techniek toegepast bij zowel roesvaststaal 316 als titaan.

Meer informatie

Website PMA (onderzoeksafdeling KU Leuven)

Materialise