Fraunhofer ILT: vijf keer sneller metaal opgroeien

Fraunhofer ILT slaagt erin om aluminium componenten laagsgewijs op te bouwen met een build rate van meer dan 21 mm3 per seconde. Dat is praktisch vijf keer zo hoog als tot nog toe gebruikelijk. Bij Inconel haalt men bijna 17 mm3.

Serieproductie

Wilhelm Meiners, die bij het Akense onderzoeksinstituut de afdeling additive manufacturing leidt, ziet de hogere build rate als een belangrijke stap om het 3D printen geschikt te maken voor serieproductie. “De build rate moet omhoog omdat we nu slechts in een klein gebied goedkoper zijn dan conventionele processen: bij kleine series of bij heel complexe delen. Dat kunnen we alleen veranderen door meer materiaal in dezelfde tijd op te bouwen waardoor de kosten dalen”, zei hij op het AKL ’12.

1kW laser

De ILT-onderzoekers hebben een bestaande selective laser melting machine omgebouwd: het hart is nu een 1 kW laser, waar de gangbare vermogens van machines zoals die van Concept laser, EOS of Renishaw momenteel tussen de 2 en 400 W schommelt. Het voordeel van aluminium is dat het materiaal de warmte goed geleidt. Bij andere materialen zorgt het hoge vermogen van de laser voor problemen omdat er teveel warmte in het al opgebouwde materiaal wordt gebracht, wat tot onnauwkeurigheden en spanningen leidt.

Nieuwe opbouwstrategie

Daarom heeft men bij het ILT een nieuwe opbouwstrategie bedacht: met laag vermogen wordt eerst de buitenste contour opgebouwd, waarna met het 1 kW vermogen vliegensvlug deze contour met het metaal gevuld wordt. Zo slagen ze erin om Inconel met bijna 17 mm3 per seconde op te bouwen. “Dan zijn we een factor 3 tot 4 sneller dan de huidige machines.” SLM Solutions past deze laatste techniek en de 1kW laser sinds kort als eerste toe in een commercieel verkrijgbare machine, de SLM 280.

Ventiel Festo

Een voorbeeld van een mogelijk serieproduct dat je beter via additive manufacturing kunt maken is een ventiel van Festo, gemaakt op de nieuwe SLM-machine. Het Fraunhofer ILT heeft dit via selective laser melting gemaakt van aluminiumpoeder. Het ventiel heeft minstens zulke goede mechanische eigenschappen als een aluminium gietstuk (EN 1706 norm), terwijl de porositeit lager is. Het grote voordeel is dat voor de productie van de eerste serie geen gietmatrijzen nodig zijn geweest.

In het juni digimagazine staat een uitgebreider artikel over de recente ontwikkelingen bij het Fraunhofer ILT op het vlak van additive manufacturing, oftewel 3D printen.

Meer informatie

Fraunhofer ILT
SLM Solutions
EOS
Renishaw