5 typer processer til 3D-print i metal og deres materialer

3D-print i metal, eller additiv fremstilling, har forandret produktions- og prototypebranchen ved at gøre det muligt at fremstille komplekse, højtydende metaldele. I modsætning til traditionelle metoder, hvor materiale skæres væk, opbygger 3D-print i metal delene lag for lag, hvilket giver en højere grad af præcision og designfrihed. Med mange forskellige processer til 3D-print i metal til rådighed kan virksomheder nu fremstille metaldele og komponenter, der er skræddersyet til brancher lige fra luft- og rumfart til bilindustrien. I denne artikel gennemgår vi fem almindelige typer processer til 3D-print i metal og de materialer, der bruges i hver proces.

1. Selektiv lasersmeltning (SLM)

Selektiv lasersmeltning er en af de mest populære metoder inden for 3D-print i metal. Her smelter en laser med høj effekt metalpulveret, så den færdige del opbygges lag for lag. SLM giver meget detaljerede dele, der er meget stærke og har imponerende mekaniske egenskaber.

Materialer: Mange metaller, bl.a. titaniumlegeringer, rustfrit stål, aluminium og Inconel, bruges typisk med SLM. Disse metalpulvere har et fremragende styrke-til-vægt-forhold kombineret med høj temperaturbestandighed og er derfor ideelle til luft- og rumfart samt bilindustrien.

SLM er særdeles velegnet til 3D-print i metal efter mål, fordi processen gør det muligt at fremstille komplekse geometrier, som ville være for vanskelige eller endda umulige at opnå med konventionelle fremstillingsmetoder. Har du brug for helt specifikke dele, er SLM derfor en attraktiv løsning, fordi den minimerer værktøjsomkostningerne og forkorter tiden, det tager at bringe produkter på markedet.

2. Elektronstrålesmeltning (EBM)

EBM, eller elektronstrålesmeltning, er en pulverbedsfusionsproces, der minder om SLM, men hvor metalpulveret smeltes med en elektronstråle i stedet for en laser. Processen anvendes primært til fremstilling af dele til luft- og rumfart, medicinsk udstyr og forsvar, da den gør det muligt at fremstille tætte og højtydende dele.

Materialer: EBM bruges typisk til titaniumlegeringer som Ti-6Al-4V, der foretrækkes på grund af deres styrke, lave vægt og biokompatibilitet. Det betyder, at processen kan være særlig nyttig ved specialbearbejdning af dele, hvor titanium er nødvendigt på grund af dets særlige egenskaber. Dele fremstillet med elektronstråle har høj densitet og er fri for oxidation, hvilket øger styrken, fordi den energirige elektronstråle arbejder i vakuum. Lavere restspændinger, som er altafgørende i den tunge industri, er en yderligere fordel ved fremstilling med EBM.

3. Direkte energideponering (DED)

Direkte energideponering (DED) betegner grundlæggende en form for 3D-print i metal, hvor metalråmateriale smeltes ned på et substrat ved hjælp af en fokuseret energikilde som en laser eller en elektronstråle. Processen anses for at være ekstremt fleksibel, og dele kan derfor i høj grad tilpasses, repareres eller modificeres.

Materialer: En række materialer kan forarbejdes med DED, herunder rustfrit stål, titaniumlegeringer, Inconel og kobolt-krom-legeringer. Disse materialer vælges ofte på grund af deres korrosions- og varmebestandighed og mekaniske egenskaber.

Derudover bruges DED ofte til specialbearbejdning, da processen tilføjer materiale til eksisterende komponenter ved reparationer og/eller designændringer, så man undgår at skulle fremstille komponenten helt forfra.

4. Binder jetting

Binder jetting er en proces inden for 3D-print i metal, hvor et flydende bindemiddel selektivt påføres metalpulver for at danne en del. Når hele delen er printet, sintres den i en ovn, så metalpartiklerne smelter sammen til en fast struktur. Processen bruges generelt til små og mellemstore produktionsserier.

Materialer: Nogle af de mest almindelige materialer til binder jetting er rustfrit stål, kobber og værktøjsstål, og materialevalget er meget ofte drevet af behovet for mindre belastede, men stærke og holdbare komponenter under høje belastninger.

En af fordelene ved binder jetting, når det bruges til 3D-print i metal, er f.eks. muligheden for at printe dele med komplekse geometrier. Det betyder, at virksomheder slipper for besværet med at få specialdele fremstillet til små prototypeserier eller lave produktionsmængder.

5. Metalekstrudering (fused deposition modeling til metal)

Metalekstrudering, eller metal-FDM (fused deposition modeling), fungerer som almindelig FDM med plast, bortset fra at der bruges metalfilamenter i stedet for termoplastiske filamenter. Filamenterne er en blanding af metalpulver og bindemidler og ekstruderes lag for lag gennem en opvarmet dyse, så den ønskede del opbygges.

Materialer: Metalekstrudering kan udføres med forskellige materialer som rustfrit stål, bronze og aluminium. Materialerne er ofte et kompromis mellem delens krav (styrke, duktilitet og omkostninger). 3D-print i metal efter mål til små serier eller til dele, der skal efterbehandles, er almindeligt med denne metode. Metalekstrudering muliggør også produktion i stor skala, hvilket gør den til et fleksibelt valg for virksomheder, der tilbyder 3D-print i metal.

Konklusion

SLM, EBM, DED, binder jetting og metalekstrudering forarbejder alle metal til 3D-anvendelser, men hver proces har sine unikke fordele afhængigt af materialeegenskaber, delenes kompleksitet og slutanvendelse. Hvis du vil fremstille specialbearbejdede dele til anvendelser inden for luft- og rumfart, bilindustrien eller medicinsk udstyr, har det vist sig, at 3D-print i metal i dag kan levere den fleksibilitet og høje præcision, som forventes af moderne produktion. Kontakt os for at finde den rette 3D-printmetode og det rette materiale til at fremstille højtydende dele til dine specifikke anvendelser.