VRAAG OFFERTE 3D METAALPRINTER AAN

3D metaalprinten: laag per laag ontleed

Maak kennis met de wereld van 3D metaalprinten. Ontdek de verschillende technieken, wat je ermee kunt doen, hoe dit innovatieve procedé de maakindustrie kan veranderen, welke bedrijven het al toepassen in of voor hun productieprocessen en nog veel meer.

Introductie 3D metaalprinten

Wat is 3D metaalprinten?

3D metaalprinten is een vorm van Additive Manufacturing (AM). Op basis van een digitaal ontwerp wordt een driedimensionaal model van metaal laag voor laag (layer) opgebouwd. Door middel van deze laagopbouw kun je complexe vormen realiseren die niet mogelijk zijn met traditionele technieken zoals spanen, gieten en smeden. Denk bijvoorbeeld aan samenstellingen zonder assemblage, lichtgewicht onderdelen en onderdelen met een geometrische vorm.

Het is bij 3D metaalprinten wel van belang dat je ontwerp is gecreëerd met behulp van 3D CAD ontwerpsoftware zoals SOLIDWORKS. Alleen zo kun je optimaal profiteren van de vormvrijheid die 3D metaalprinten biedt, dus het maken van complexe vormen. Het ontwerpen voor 3D printen noemen we Design for Additive Manufacturing (DfAM).

Wat doet een 3D metaalprinter?

Een 3D metaalprinter bouwt op basis van een digitaal 3D ontwerp een model op door het materiaal laag voor laag aan te brengen. Vervolgens worden die lagen met elkaar verbonden. Hierdoor kun je heel complexe vormen oftewel geometrieën realiseren.

desktop-metal-3D metaalprinters

Welke technieken zijn er in 3D metaalprinten?

Je hebt op dit moment vier metaalprinttechnieken die het meest worden toegepast. Dat zijn metaal Direct Metal Laser Sintering (DMLS), Selective Laser Melting (SLM), BDM (Metal Extrusion) en Binder Jetting. 

Elke techniek heeft een eigen printproces om een model op te bouwen. Daarbij wordt altijd gewerkt met supportmateriaal om ervoor te zorgen dat een model laag voor laag kan worden opgebouwd.

Bij DMLS en SLM moet je het supportmateriaal dat van metaal is, wegslijpen door middel van draadvonken. Bij Metal Extrusion en Binder Jetting heb je een keramieken tussenlaag waardoor je het onderdeel makkelijker van het support af kunt halen. Je hoeft hiervoor niet een speciale nabewerking te doen. Hierdoor krijg je geen spanning in het metalen materiaal zoals bij de andere methodes.

Welke materialen zijn er voor 3D metaalprinten?

Metaalprinters maken gebruik van de metaalpoeders uit de MIM (Metal Injection Moulding) industrieToegepaste metaalsoorten zijn: 

  • Aluminium 
  • Gereedschapsstaal (tool steel) 
  • Chromoly (voluit: chroom-molybdeenstaal) 
  • Roestvrij staal (RVS) / Stainless steel 
  • Titanium 
  • Inconel (= merk nikkellegering) 
  • Koper
  • Alloy  

 

De metaalsoorten hebben ook een type aanduiding waarmee de legering wordt aangegeven. Bijvoorbeeld: 17-4 PH roestvrij staal en H13 gereedschapsstaal.  

De keuze voor een metaalsoort is afhankelijk van de toepassing. Heb je metaal nodig dat vooral slijtvast moet zijn, dat goed kan tegen herhaaldelijk verhitten en koelen en/of corrosiebestendig is?  

Hieronder vind je een aantal voorbeelden 

In een industriële omgeving waar hoge eisen worden gesteld aan de sterkte van onderdelen als kleppen en bevestigingsmiddelen, kies je voor gehard staal. Een voorbeeld daarvan is 17-4 PH roestvrij staal. 

H13 tool steel is heel geschikt voor gietvormen, zoals spuitgietmatrijzen, gietmallen, spuitgietkernen en inzetstukken. Deze metaalsoort is slijtvast en bestand tegen herhaaldelijk verhitten en koelen.  

En 316L stainless steel is weer ideaal voor omgevingen met extreme temperatuuromstandigheden omdat het corrosiebestendig is en zich goed houdt bij zowel hoge als lage temperaturen. Dit type roestvrij staal wordt vooral toegepast in onder meer de (petro)chemische industrie, voedselverwerkingsindustrie en aardolieraffinage. 

Daarnaast speelt het type 3D metaal printeeen belangrijke rol bij deze keuze van de metaalsoort die je gaat gebruiken.

 


Relevante links

1704 roestvrijstaal desktop metal onderdeel

Rolschroef van 17-4 PH roestvrij staal

316L roestvrijstaal desktop metal onderdeel

Mal van H13 tool steel

316L roestvrijstaal desktop metal onderdeel

Brandstofverstuiver van 316L stainless steel

Is 3D metaalprinten wat voor mijn bedrijf?

Ben je een bedrijf in de metaalsector of machine-industrie, dan kan 3D metaalprinten in sommige gevallen een goede optie zijn. Heb je onderdelen die in grote hoeveelheden worden geproduceerd of die een eenvoudige geometrie hebben, dan zijn ze vaak niet geschikt om te 3D metaalprinten. Dit soort onderdelen kun je hoogstwaarschijnlijk rendabeler produceren met traditionele technologieën, zoals frezen en gieten.

Maar heb je metalen onderdelen met complexe vormen, geometrieën of interne kanalen, dan is 3D metaalprinten meestal een prima procedé om toe te passen. Daarnaast is het geschikt voor metalen onderdelen die je normaal verspaant in delen, maar die je ook heel goed in één stuk kan printen (consolideren). Bijvoorbeeld een scharnier. Van drie delen maken ga je dan naar één deel printen. Dat betekent minder productiestappen en hogere efficiëntie.

De Amerikaanse fabrikant Desktop Metal heeft een beslissingstabel (decision funnel) ontwikkeld zodat je kunt bepalen welke onderdelen geschikt zijn om te realiseren met hun 3D metaalprint techniek BMD Desktop Metal ™.

In deze funnel kijk je naar het type onderdelen zoals op maat gemaakt, afmetingen en/of geometrieën. Ook check je of je ze goed kunt aanpassen aan de ontwerprichtlijnen van BMD™. Daarnaast maak je schattingen van de BMD™ productietijd en de kosten voor de onderdelen, van het bouwmateriaal en de productietijden van het totale proces.

Uiteindelijk houd je zo de onderdelen over die je het beste kunt maken met BMD™. Tot slot benchmark je nog deze geselecteerde onderdelen om hun performance te evalueren.

Toepassingen 3D metaalprinten

Wat zijn belangrijke toepassingen voor 3D metaalprinten?

3D metaalprinten biedt inmiddels vele toepassingen voor bedrijven in de maakindustrie. Het gaat dan vooral om toepassingen waar hoge eisen worden gesteld aan stijfheid, sterkte, hittebestendigheid en duurzaamheid. Hieronder vind je de belangrijkste op een rij:

1) Prototyping. Je maakt een onderdeel om te kijken hoe het eruit komt te zien en/of om te bepalen of het voldoet aan alle van tevoren gestelde eisen.

2) Rapid tooling. Snel een stuk gereedschap maken voor assemblage of productie, zoals een mal, een houder of een opspanmiddel. Vaak ook complexer gereedschap dan je bijvoorbeeld met een freesmachine kunt maken. Optimale in-house tooling dus.

3) Consolidatie, het reduceren van onderdelen in samenstellingen. Met 3D metaalprinten kun je van meerdere onderdelen naar één onderdeel gaan.

4) Complexe geometrieën. Je kunt elke geometrie / complexe vorm die je bedenkt, gaan maken. Je hebt geen gereedschap zoals een boor meer nodig.

5) Design op maat. Je maakt een product dat helemaal is afgestemd op de functie en met een unieke vorm. Denk aan een spalk met een complex patroon om een onderarm optimaal te ondersteunen.

6) Custom product. Je maakt snel binnen een serie onderdelen allemaal unieke stuks.

7) Supply chain re-engineering. Op het moment dat je minder onderdelen nodig hebt, kun je anders omgaan met je supply chain. Je hebt minder toeleveranciers nodig of je kunt helemaal in-house gaan produceren.

 


 

Relevante links

Hoe sterk is 3D geprint metaal?

Door de technieken die gebruikt worden voor metaalprinten, hebben veel mensen ten onrechte het beeld dat metalen onderdelen die geprint zijn niet zo sterk zijn als onderdelen die op traditionele manieren gemaakt zijn.

Het tegendeel is waar: geprinte metalen onderdelen zijn net zo sterk als gewoon metaal, simpelweg omdat het echt metaal is.

Een goed voorbeeld is dit 3D geprinte planeetwiel voor een grondboor die wordt gebruikt in de mijnbouw. Voorheen moest men 3 maanden wachten op een vervangend onderdeel uit een gieterij in China. Met een 3D metaalprinter is de doorlooptijd verkort naar 3 weken. Het uiteindelijke onderdeel heeft een uitstekende hardheid van 64 HRC en daarmee succesvolle veldtesten doorstaan.

webinar toepassingen desktop metal
desktop metal business case roi

Voordelen 3D metaalprinten

Wat zijn de voordelen van 3D metaalprinten?

Je kunt bij 3D metaalprinten drie belangrijke voordelen onderscheiden:

1Kortere productontwikkelingscyclus  

Dankzij 3D metaalprinten is het mogelijk snel te itereren binnen de eigen omgeving. Engineers hoeven niet te wachten op een prototype. Ze kunnen het gelijk maken en er direct checks mee doen: kijken of het werkt wat er bedacht is, passen en eventueel functioneel testen. Je vermijdt ook tijdrovende machinale bewerking. Een CAD file is voldoende. Zeker de modernere 3D printers kunnen goed overweg met een CAD file en vereisen niet veel operating uren. Je hebt ook geen speciale gereedschap nodig zoals matrijzen.  

2) Lagere kosten en hogere omzet 

3D metaalprinten minimaliseert afval. Je gebruikt alleen het materiaal dat je nodig hebt, in tegenstelling tot traditionele technieken als verspanen of frezen. Ook vergroot deze techniek de productie bandbreedte, dus kleinere series worden eerder rendabelBovendien heb je geen dedicated operator nodig. De meeste 3D metaalprinters, zoals van het merk Desktop Metal, kunnen heel goed standalone opereren.  

3) Geoptimaliseerd voor de toepassing 

Met 3D metaalprinten produceer je complexe geometrieën die zijn geoptimaliseerd voor de toepassing. De productiemethode zadus niet altijd meer bepalen wat de vorm van een product gaat worden, maar bepaalt vooral de functie. Daardoor kun je bijvoorbeeld onderdelen maken die niet mogelijk zijn met traditionele fabricagemethoden. Tijdens de ontwerpfase zal daarbij steeds vaker naar de natuur worden gekeken. In de natuur vind je uitermate duurzame structuren, bijvoorbeeld boomwortels en honingraten. Deze kun je ook toepassen bij producten als je ze 3D print  

De voordelen voor jouw bedrijf en toepassing?

Ben jij benieuwd naar de mogelijkheden van 3D metaal printen voor jouw productieproces? Neem dan contact op voor advies op maat.

 


 

Relevante links

Wat zijn de nadelen van 3D metaalprinten?

De aanschaf van een 3D metaalprinter is vaak een flinke investering vooraf. Als bedrijven eenmaal de juiste 3D metaalprint oplossing hebben geïnstalleerd en geïntegreerd in hun productieproces, dan kunnen zij tot wel 90% goedkoper en 4x sneller produceren met deze printtechnologie.

Daarnaast is het aantal beschikbare materialen voor de 3D metaalprinter op dit moment nog enigszins beperkt. Geleidelijk aan komen er wel nieuwe materialen op de markt. De Amerikaanse 3D printer fabrikant Desktop Metal heeft recent het materiaal puur koper toegevoegd, te gebruiken voor zijn 3D printoplossing Studio System™.

Verder kunnen de stappen die een geprint onderdeel moet doorlopen om helemaal (gebruiks)klaar te zijn behoorlijk wat tijd in beslag nemen. Neem bijvoorbeeld het verwijderen van het support van geprinte modellen met een draadvonkmachine of multi-axis CNC-freesmachine. Vervolgens is er meestal nog nabewerking nodig, afhankelijk van de materialen en de printtechniek die je gebruikt. Denk aan één of zelfs verscheidene nabewerkingstechnieken die moeten worden ingezet, zoals slijpen, boren, frezen of trommelen van een geprint onderdeel.

3D metaalprinten in de praktijk

Hoe ontwerp je voor 3D metaalprinten?

Als je producten zoals onderdelen wilt gaan 3D printen, zorg er dan voor dat je ontwerp is geoptimaliseerd voor deze printtechnologie. Het ontwerpen voor 3D printen heet Design for Additive Manufacturing (DfAM). Hiermee kun je optimaal profiteren van functionele en efficiëntie voordelen van 3D metaalprinten. Denk aan de mogelijkheden om je product sterker, lichter en duurzamer te maken, het verlagen van de kosten voor opslag, transport en assemblage en zelfs het vergroten van je winstgevendheid.

Welke DfAM technieken zijn er voor 3D metaalprinten?

Je kunt tegenwoordig kiezen uit meerdere Design for Additive Manufacturing technieken om je model vorm te geven. Het bekende CAD pakket SOLIDWORKS, bijvoorbeeld, biedt onder meer de functies surface modeling en complexe patronen. De surface modeling tools van SOLIDWORKS zijn geschikt als je wilt uitgaan van de contouren van je ontwerp (het oppervlak) in plaats van een blok waarin je gaat snijden. Als je de contouren hebt opgezet, vul je het lichaam in en maak je het solid. Daarnaast kun je met behulp van SOLIDWORKS complexe patronen aanbrengen in je ontwerp, zowel op een surface als een solid model.

Ook ontwerpsoftware als nTopology is speciaal ontwikkeld voor het toepassen van complexe patronen op ontwerpen die je wilt 3D printen.

Verder heb je heel geavanceerde DfAM technieken, waaronder topologie optimalisatie en generative design. Hiermee is het mogelijk om de meest uitgesproken en effectieve ontwerpen te creëren die uitermate geschikt zijn om te 3D metaalprinten.

Wat is topologie optimalisatie en generative design?

Topologie optimalisatie is op dit moment een van de meest geavanceerde DfAM technieken op de markt, waaronder simulatiesoftware als SOLIDWORKS Simulation. Met behulp van topologie optimalisatie kun je een bestaand onderdeel optimaliseren, bijvoorbeeld naar gewicht. Op basis van door jou bepaalde voorwaarden, zoals het materiaal, de bevestigingspunten, de krachten die op het onderdeel worden uitgeoefend, optimaliseert de software het ontwerp. Dit gebeurt door middel van berekeningen zodat het eindproduct zo licht en zo sterk mogelijk wordt. Deze ontwerpen zien er heel bijzonder uit en zijn perfect om te 3D metaalprinten.

Een andere innovatieve DfAM techniek betreft generative design. Jouw voorwaarden vormen hier de basis. Je begint echt bij nul, je werkt niet vanuit een bestaand ontwerp. Jij bepaalt de eisen voor het ontwerp. Welke punten moeten bijvoorbeeld verbonden worden? Van welk type metaal zal het onderdeel gemaakt worden? Wat zijn de maximale dimensies? Welke krachten worden op het onderdeel uitgeoefend? Speciale CAD software berekent vervolgens zelf de vorm die hieraan voldoet. De ontwerpsoftware creëert dus de vorm. Daarbij wordt niet gekeken naar mogelijke productiebeperkingen.

Op deze manier krijg je originele organische vormen die een CNC machine vaak niet kan maken. Een 3D metaalprinter kan het echter wel.

 


Relevante links

316L roestvrijstaal desktop metal onderdeel

Topologie optimalisatie

1704 roestvrijstaal desktop metal onderdeel

Skateboard met generative design

Wat zijn de ontwerpvereisten voor 3D metaalprinten?

Hoewel 3D metaalprinten veel vormvrijheid biedt, heb je ook te maken met ontwerpvereisten zoals minimale wanddiktes en de hoogtebreedte verhouding. Je wilt immers niet dat je model te veel gaat doorbuigen. 3D CAD software als SOLIDWORKS biedt een aantal analysemogelijkheden waarmee je snel controleert of je ontwerp de juiste specificaties heeft voor 3D metaalprinten.

Je moet ook rekening houden met de ontwerpvereisten van de 3D metaalprinter zelf. Denk aan factoren als maximale overhang, bouwrichting en wanddikte. Voldoe je aan deze vereisten dan zijn je ontwerpen gemakkelijker te 3D printen. De fabrikant Desktop Metal geeft bij zijn 3D printoplossingen diverse ontwerptips om een zo optimaal mogelijk 3D printresultaat te behalen. Daarnaast biedt het bedrijf de software tool Live Parts. Hiermee is het mogelijk om op basis van je ontwerpvereisten automatisch een onderdeel te genereren dat je meteen kan 3D printen. Binnen een aantal minuten heb je een geoptimaliseerd en printklaar product. Deze innovatieve tool is nog volop in ontwikkeling.


Relevante links

Blog Generatief design met Live Parts van Desktop Metal

Toekomst van 3D metaalprinten

Gaat 3D metaalprinten de maakindustrie veranderen?

Jazeker. 3D metaalprinten biedt veel meer vormvrijheid biedt dan traditionele productiemethoden. Hierdoor krijg je mogelijkheden voor vaak hoogst innovatieve producten en het levert interessante voordelen op wat betreft efficiency en kwaliteit.

Je kunt bijvoorbeeld nieuwe vormen probleemloos printen in metaal. Denk aan onderdelen met onmogelijke geometrie, dat wil zeggen een geometrie die op geen enkele andere manier geproduceerd kan worden. Voorbeelden hiervan zijn complexe of asymmetrische patronen, maar ook interne kanalen.

Daarnaast is het mogelijk om onderdelen in samenstellingen te reduceren tot een paar of zelfs één onderdeel. Een bekend voorbeeld hiervan is de aanspuit-nozzle van een vliegtuigmotor van General Electric. Deze nozzle bestond uit 18 onderdelen, maar is nu teruggebracht tot slechts één onderdeel. Dit levert belangrijke voordelen op. Zo is er geen assemblage meer nodig. Ook heb je lagere service- en onderhoudskosten, minder inkoop en een kortere doorlooptijd. Bovendien is er nu een interne toevoer die de brandstof in een optimale flow naar de vliegtuigmotor brengt.


Relevante links

Blog De potentie van 3D metaalprinten voor hulpmiddelen in het productieproces

Wat vinden onze klanten?

4,4 8 reviews

  • Avatar Coen ★★★★★ 4 maanden geleden
    Na bezoek in de showroom, heldere uitleg gehad.
    Zeer tevreden over de service en ons product !
  • Avatar Sjoerd Slabbers ★★★★★ 8 maanden geleden
    Erg goed en snel geholpen, printer stond in no-time voor m'n neus!
  • Avatar Sjoerd Goossens ★★★★★ een jaar geleden
    Ik ben een jonge ondernemer en had alleen nog maar ideeën. Desondanks namen ze me direct serieus. Ik heb eerlijk advies gekregen ook al was dat niet altijd … Lees meer in hun voordeel. Ze hebben veel kennis over de printers, het printen en alles wat er bij komt kijken. Ook wordt de tijd genomen hier duidelijk uitleg over te geven. Wat ik verder héél belangrijk vind, is dat ze nakomen wat ze beloven! Ik hoop deze prettige samenwerking nog lang zo voort te kunnen zetten.
  • Avatar Bas Vellekoop ★★★★★ een jaar geleden
    Goed geholpen en advies gekregen en zeer correct behandeld.
    Zeer tevreden met het ontvangen product en service!

Bekijk alle reviews Schrijf een review

Waarom 3D printen via Layertec?

w

Training

Door onze vakkundige trainingen, haal je het beste resultaat uit jouw 3D printer(s).

Helpdesk

Onze telefonische helpdesk helpt je adequaat, zodat je zo snel mogelijk terug op schema ligt.

3D printservice

Laat razendsnel en in de hoogste kwaliteit jouw model door ons 3D printen.

Implementatie

Ervaren en gecertificeerde experts installeren en trainen bij jou op locatie.

Webinars & seminars

Tijdens onze webinars en seminars leer je alles over nieuwe technologieën, materialen en toepassingen.

Service

Onze specialisten staan tot je beschikking voor snelle assistentie bij gebruik en vragen.

Betaal veilig en snel