Metaal 3D-printing ontsluit een geheel nieuwe wereld van productiemogelijkheden voor zowel de technologie als het bedrijfsleven. Het elimineert de noodzaak van gereedschapsuitgaven, wat de kosten per onderdeel drastisch verlaagt en geometrische vrijheid biedt door middel van additieve processen. Bovendien maakt 3D-printen in metaal automatisering mogelijk, omdat printers onderdelen automatisch kunnen produceren vanuit ontwerpbestanden.

Cutting-edge fabrikanten maken al gebruik van deze technologie om snel prototype metalen 3D geprinte onderdelen of print replacement parts on-demand.

Maar hoe werkt het allemaal? We vroegen Applications Engineer Tripp Burd om ons door het hele Markforged metalen 3D printproces in deze video, waar we van ontwerp tot functioneel metalen onderdeel gaan.

De drie belangrijkste stappen in het metaal 3D-printproces zijn Print, Wash en Sinter. Elke stap heeft unieke gebieden waar metaal 3D-printing zich onderscheidt van de traditionele productie.

Elk 3D geprint onderdeel begint in CAD, waar u uw onderdeel ontwerpt. Vervolgens exporteert u naar STL en uploadt u naar Eiger. Eiger is een cloud-gebaseerd snij- en afdrukbeheersysteem dat bij elk Markforged-product wordt geleverd. Eiger configureert uw onderdeel automatisch op basis van het materiaal en de printer die u voor de opdracht gebruikt.

Wanneer Eiger uw onderdeel versnijdt, wordt het opgeschaald om rekening te houden met krimp en vervorming in de downstreamprocessen. Eiger snijdt vervolgens uw onderdeel in discrete lagen en identificeert overhangende functies, en bouwt steunen en een vlot onder uw onderdeel.

Eiger bewaakt ook de voortgang van het metalen onderdeel in elke fase van het proces. Na het voorbereiden van de afdruk met printsoftware is het tijd om naar de metalen 3D-printer zelf te gaan, de Metal X.

Voordat een print wordt gestart, brengt de Metal X het printbed automatisch in kaart en egaliseert het met behulp van een uniek aanraakproces met behulp van nozzles, om ervoor te zorgen dat de eerste laag goed wordt afgedrukt. De print is opgebouwd uit twee materialen die zijn opgeslagen in de verwarmde kamer aan de bovenkant van de printer. Het eerste materiaal is het metaal en het tweede is een keramische release. Dit gloeidraadmateriaal is metaalpoeder dat veilig is opgehangen in een tweedelig plastic bindmiddel. De gloeidraad wordt verwarmd en geëxtrudeerd op de bouwplaat waar het deel laag voor laag wordt opgebouwd. Het losmaakmateriaal wordt geëxtrudeerd als een interface tussen het onderdeel en de steunen, zodat het gemakkelijk te verwijderen is als het onderdeel eenmaal uit de oven komt.

In tegenstelling tot andere metalen 3D-printsystemen maakt het Metal X-proces geen gebruik van losse metaalpoeder, wat resulteert in een veiligere en meer kosteneffectieve workflow.

Het Markforged Metal X systeem is in staat om te printen in 17-4 PH Roestvrij Staal, H13, A2 en D2 Gereedschapsstaal, Koper en Inconel 625, samen met verschillende andere materialen die momenteel in ontwikkeling zijn. U kunt gemakkelijk schakelen tussen materialen met een snelle omschakeling.

Zodra uw onderdeel klaar is met printen, zal de printer u via e-mail op de hoogte brengen. Op dit punt kunt u naar de printer gaan, het onderdeel van het bouwblad verwijderen en het bed leegmaken.

In dit stadium is het geprinte deel in groene vorm. De volgende stap is dat we het in de was zetten voor het debinding proces.

In de wasfase verwijdert Markforged’s Wash-1 de eerste fase van het bindmateriaal. Het groene gedeelte wordt uit de printer gehaald en in de waskorf geplaatst, die vervolgens in het oplosmiddel wordt neergelaten.

De wastijden variëren tijdens deze fase, van enkele uren tot enkele dagen, afhankelijk van het dikste gedeelte van uw onderdeel. Na afloop van de wasbeurt heeft u een bruin gedeelte. Vervolgens gaan we over tot het sinterproces.

Sinteren transformeert een bruin deel in een volledig metalen deel. Om dit te doen wordt de temperatuur langzaam opgevoerd om de sporen van het resterende bindmateriaal weg te branden. Naarmate de temperatuurstijging dichter bij het smeltpunt van het materiaal komt, versmelten de metaaldeeltjes tot een sterk metaaldeel.

De Markforged Sinter-2 is een oven die ontworpen is voor middelgrote series en grotere gedrukte onderdelen. De Sinter-2 en andere Markforged sinterovens gebruiken een koolstofvrije retort om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van het onderdeel en de samenstelling van de legering voldoet aan de normen voor afgewerkte stukken.

Elke run duurt ongeveer een dag en kan op afstand worden gecontroleerd met behulp van de Eiger-software. Zodra een run is voltooid, kan de setterbak met afgewerkte metalen stukken uit de oven worden verwijderd. Eenmaal uit het vlot verwijderd, zijn deze onderdelen klaar voor gebruik.

In de oven wordt de laag bedrukt releasemateriaal tussen de steunen, vlotten en uw printeronderdeel in poeder omgezet. Dit maakt het mogelijk om de structuur te hechten aan het vlot om het krimpen en de nauwkeurigheid tijdens het hele proces beter te controleren, maar ook om het loslaten na het sinteren te vergemakkelijken.

In dit stadium is uw onderdeel volledig gesinterd en klaar voor gebruik. Het kan na bewerking, gepolijst of anderszins verwerkt worden als nodig voor de uiteindelijke toepassing, maar in veel gevallen betekent de nauwkeurigheid en sterkte van het onderdeel na dit proces dat het klaar is voor installatie.

Door middel van dit proces kunt u zien hoe metaal 3D-printing een veilige en kosteneffectieve methode voor de productie van metaaladditieven biedt. Deze processen zijn nu al de drijvende kracht achter innovatie op het gebied van slanke productie.

Dit is productie geherdefinieerd!