Het Amerikaanse NanoSteel Inc. zegt een doorbraak te hebben bereikt in het produceren van metaalpoeders voor 3D-printen van hardmetaal. Door de matrixmicrostructuur te veranderen en homogener te maken, slaagt het bedrijf erin om een volledig dicht metalen werkstuk te vervaardigen (99,9%) met een hardheid van meer dan 1000 HV, omgerekend ruim 70 HRc.

 

Doorbraak in hardmetaalpoeders, geen warmtebehandeling nodig

Een van de problemen bij additive manufacturing van hardmetaal is dat tijdens het proces microscheuren in het materiaal kunnen ontstaan. Deze microscheuren ontstaan door de spanningen als gevolg van de warmteinbreng tijdens het laagsgewijs opbouwen. Samen met een partner heeft NanoSteel het selective laser sinteringproces voor een van de eigen legeringen geoptimaliseerd. Men slaagt erin om de microstructuur van het materiaal homogener te maken, waardoor de dichtheid na het 3D-printproces nagenoeg 100% is. Belangrijker is misschien wel dat de hardheid zeer hoog is, zonder dat een nabehandeling nodig is zoals HIP (hot isostatic pressing) of een andere vorm van warmtebehandeling. De slijtvastheid van het materiaal is beter dan die van conventioneel vervaardigd M2 gereedschapstaal.

 

De treksterkte vergeleken met andere materialen (grafieki: Nanosteel Company Inc.)

De treksterkte vergeleken met andere materialen (grafieki: Nanosteel Company Inc.)

nanosteel

Een eerste resultaat van het 3D-printen van hardmetaal. (Foto’s: Nano Steel Company Inc)

 

3D-printen hardmetaal
“Tot nog toe zijn de mogelijkheden om met additive manufacturing zeer slijtvaste onderdelen te vervaardigen beperkt”, zegt Harald Lemke, general manager engineered poeders bij NanoSteel. Met deze ontwikkeling dringt het 3D-printen van metaal door in de mogelijkheden die tot nog toe voorbehouden waren aan onder andere keramische materialen en non ferro composietstructuren. Daarmee ontstaat voor zowel de gereedschappen-, mijnbouw-, en energiesector als ook de pompen en snijgereedschappenindustrie een mogelijkheid om kosten-efficiency te verhogen, denkt Lemke. Hij ziet ook de productie van snijgereedschappen voor de metaalindustrie als een mogelijke toepassing. Onderdelen kunnen direct in een hoge hardheid 3D-geprint worden zonder tijdrovende warmtebehandelingen.

 

3dprinten hardmetaal

De slijtage-eigenschappen van het 3D-geprinte hardmetaal.

 

Verbreding en validatie
NanoSteel werkt momenteel aan de doorontwikkeling van dit concept, zodat je ook complexere 3D-vormen kunt vervaardigen. Ook moeten de materialen nog gevalideerd worden, waarvoor de bredere eigenschappen van het poeder in kaart worden gebracht. Het bedrijf wil nog meer poeders voor additive manufacturing ontwikkelen, waarbij de nadruk in eerste instantie ligt op metaalpoeders voor slijtvaste componenten.

Meer informatie
NanoSteel Company Inc.