ADDI T I VEMANUF ACT URI NG 3DPRI NTEN HERBERGT VEL EVERSCHI L L ENDETECHNI EKEN WATZI J N DEVOOR-EN NADEL EN VAN EL KSYSTEEM? E rbes t aanheelwatt echnol ogi eëndi evanui teendi gi t aalbes t andeenpr oductl aag perl aagopbouweni nmet aal .Endati szowatdecons ens us def i ni t i evan3D( met aal ) pr i nt enofAddi t i veManuf act ur i ng( AM) .Maardi et er mi sei genl i j kt ebr eed om hetbes t aandegammavanmoment eelaldanni etcommer ci eelbes chi kbar e pr oces s ent ebes chr i j ven,el kmethunei gens peci f i ekeei gens chappen.Bovendi en kunnenwei nveelgeval l enei genl i j kbet ers pr ekenvan' AMs ys t emen' danvan3Dpr i nt er s .Hetgaati ndemees t egeval l ennamel i j kni et enkelom eenpr i nt er ,maarom eenaaneens chakel i ngvanpr oces s en waar vanhetei genl i j kepr i nt enereeni s .Watzi j ndi ever s chi l l ende t echnol ogi eën,waarzi t t endever s chi l l enenhoekunnenwezehet bes tt oepas s en?Wel i cht enenkel ezakent oe. Kr i sBi non,FL AM3D AST MCL ASSI F I CAT I E Bi nderJ et t i ng Si nds2012 bes t aatereen AST Mcl as s i f i cat i e v oorde v er s chi l l ende AMt echnol ogi eën.Deze i ndel i nghant eer tzev encat egor i eën,waar v aner v i err el ev antzi j nv oormet aal .Hetgaatom de v ol gendepr oces s en: Bi jdezet echnol ogi ewor dteenv l oei baarbi ndmi ddelop eenopper v l akaangebr achtmeteen s y s t eem v er gel i j k baarmeti nk j et( f i guur3) .De mees t e met al en s t uk k en wor den na di tpr oces nogges i nt er denev ent ueelgeï nf i l t r eer dmeteen andermet aalom depor os i t ei tt ev er mi nder en. PowderBedF us i on( poeder bedf us i e) SheetL ami nat i on Di r ec t edEner gyDepos i t i on( DED) ME E ROVE RPOWDE RBE DF USI ON I ndi tpr oces( f i guur1)wor dteenl aaggeat omi s eer d met aal poederop wel bepaal de pl aat s en ges mol t enenzoaanel k aargehecht( doorl as er ofel ek t r onenbundel ) . Erwor dtv er v ol genseen ni euwe l aag poeder gel egd,enhetpr oceswor dther haal d om een s t ukopt ebouwen. Ver s chi l l ende l agen met aal f ol i e wor den met el k aargebonden.I n de eni ge ons bek ende t oepas s i ng wor den de l agen met el k aar v er bondendoormi ddelv anul t r as oonl as s enen hogedr uk .SheetL ami nat i onwor dti nv el eov er zi cht enzel f sni etv er mel d –hetwor dtdanook eer derzel dent oegepas t . Hi erwor dtdooreens pui t s t ukpoederofdr aad aangev oer d,di e ges mol t en wor dten gedeponeer d op een s ubs t r aatof de v or i ge l aag ( f i guur2) .Moment eelzi j n ers y s t emen bes chi k baarwaar bi jde ener gi e wor dtgel ev er d door eenl as er ,el ek t r onenbundelofpl as mat oor t s . Mi r r or PowderBedF us i oni s ,metr ui mev oor s pr ong,de mees tt oegepas t et echnol ogi ev oormet aal pr i nt s– dev er k oop v andezes y s t emenzouwer el dwi j d zev enmaal hoger l i ggen dan di e v an de opv ol ger , de Di r ect ed Ener gy Depos i t i on- L as er s y s t emen.Poeder bedf us i ewor dtzel fv er deri ngedeel dv ol genshetpr oces ;en de gehant eer de t er mi nol ogi ei ss omsv er s chi l l endperl ev er anci er : •Sel ec t i veL as erMel t i ng( SL M) :h etpoederwor dt doormi ddelv aneenl as eraanel k aar ges mol t en. •Di r ec tMet alL as erSi nt er i ng( DML S) :ookh i ergaat hetom poeder sdi emeteenl as erwor den bes t r aal d,i neenk amermeti ner tgas .De naam s ugger eer tdathetdaar bi jom eens i nt er pr ocesgaat ,maari nf ei t ei shetookeens mel t pr oces .Om dezer edenwer denzes amengev oegdi nhetov er zi chthi er onder . •El ec t r onBeam Mel t i ng( EBM) :i ndezet echnol ogi ei sdeener gi ebr oneenel ek t r onenbundel env i ndthetpr ocespl aat si nv acuü m1. Ver derzi j nernog eenpaarbui t enbeent j es ,i n v er s chi l l endes t adi av anont wi k k el i ng.Magnet oT M J et pr i nt i ng,bi j v oor beel d,waar bi jges mol t en met aal( v oor l opi g beper k tt otal umi ni um)door magnet i s che pul s en wor dtgepr oj ect eer d door eenk er ami s ches pu i t mond. Daar naas tzi j nerf i l ament enopdemar k tdi et ot meerdan85% br ons ,k oper -ofmes s i ngpoeder F i guur2:Di r ec t edEner gyDepos i t i on ( DED) Rol l er Rol l er Pl at f or m Powder L as er Bi nder Powder Pl at f or m Met alPowder El evat or E l evat or Pl at f or m F i guur1:PowderBedF us i on F i guur3:Bi nderJ et t i ng Br on:t hr e3D. c om me t a l l e r i e . p mg . b e Me t a l l e r i e•Ma a r t 2 0 1 7 0 35 1 ADDI T I VEMANUF ACT URI NG �������������������� ���� ��������������� ����������������������� ������������������� ������������������ ������������������������� �������������������� ���������������� �������� �� !�������� �����"��� #���������������� $�������% ��&������� ������� $��������������� ����������"� ������� ��������� �� �������������������� ����"������������������ '�������()����������� ������*������ (��������$����������� �������������� �������������� +������%��� �������������� $��������"� ������� ��������� �� $���� ������������� $���� ���������������� ��������������� ��������� ,������������������ ������% ����������������-� �����%����� .���� ���������(������ ���������� ������� �/�������������/� !���������������"���� ������������"���������� &������������������������� ������������ ������������ 0���1������ ����������������� )�"��� $������ 9������ �"���� ���������� '��"������� ������������ 5��� !������������������ &����������� �������������� ������������ � ���������� ,����������������� � ������% ������������������%��� �������������% ��������� ������� ����������������22�� !������������ ��6 ���"���7�����2�� ����� ������ ���8� 5�������"��������� ������ &��������������8������8 4�������"����� ����2� ���% ���"�� ���% � ������������ '�������)�������� �.+.3���,�������� $�.���&4��'(3��!������ �������������� '��"������� ���� ���4�� �'������� (:)����0�:��9��� �������������� Zonderdeui t zonder i ngSheetL ami nat i onzi j nerdusv i ers ys t emen:SL M, EBM,DEDenBi nderJ et t i ng,maarde Di r ec t edEner gyDepos i t i ont ec hnol ogi e k annogwor denopges pl i t s ti nde poeder -endr aadgev oedes ys t emen 0�������� ������% �� ������� ;�������� bev at t enenv er dereenpl as t i cdr ager .Daar door VI E RSYST E ME N l at endezef i l ament enzi chpr i nt enopeens t andaar dF DMmachi ne. Zonderdeui t zonder i ngSheetL ami nat i onzi j ner dus v i ers y s t emen di e metel k aarv er gel ek en k unnen wor den: SL M, EBM, DED en Bi nder L ASE RCUSI NG,DI RE CTME T ALPRI NT , J et t i ng, maar de Di r ect ed Ener gy Depos i t i onL E NS,L BM,E BAM …? t echnol ogi e wor dtnog v er deropges pl i t s ti nde -endr aadgev oedes y s t emen: Erzi j nnogv eelbenami ngeni noml oopenheti s poeder ni etal t i j dev i dentt eacht er hal eni nwel kv ak j eze pr eci est hu i s hor en.Mees t alzi j nhetv ar i at i esop 1.SL M:Sel ec t i veL as erMel t i ng het zel f de t hema en k unnen ze dusooki n het Deze t echnol ogi e bl i j f tdusmetv oor s pr ong de onder s t aande s chema onder gebr achtwor den. nummereenopdemar k t ;naars chat t i ngs t aaner Ni et t emi nv er s chi j nen erook v ol l edi g ni euwe bi j v oor beel d een k l ei ne der t i g v an deze t echnol ogi eën op de mar k ten zalde t i j d machi nesopges t el di nBel gi ë;v aakwor denze ui t wi j zen ofde AST Mi ndel i ng ui t gebr ei d zal gebr ui k tv oordent al et oepas s i ngen.De t echnomoet enwor den. l ogi ek an zeercompl ex es t uk k en bouwen met r el at i ef dunne wanden en compl ex er as t er s t r uct u r en.I nv er gel i j k i ngmetEBM k anment i j d Poeder s wi nnen door datde af k oel i ng v eels nel l erk an v er l open,hoeweldebouws nel hei dopzi chl ager Demet aal poeder sdi egebr ui k twor denv oor i s .Eennadeeli swel l i chtdaterbel angr i j k ei nAM,zi j nex cl us i efv er v aar di gddoormi ddel t er ne s panni ngen wor den opgebouwd i n het v anat omi s at i on–l et t er l i j kv er nev el i ng.Een t uk .Mededaar om zi j nerr el at i efzwar es uppor pr oceswaar bi jhetmet aalwor dtges mol t enen s i ngs t r uct ur esnodi g–om dewar mt eaft el ei den v er nev el di neengecont r ol eer deomgev i ng.De t ent uel ev er v or mi ngent egent egaan.Eri s ges mol t enmet aal deel t j ess t ol l eni nr ondev or m. enev dusmees t aleen war mt ebehandel i ng nodi g na Depoeder deel t j esmoet eni deal i t erper f ect hetpr i nt pr oces .Door datmen v er t r ek tv an een r ondenni et por euszi j n.Ookdedi amet erv an bouwpl aat( i nhet zel f demet aalal shetpoeder ) , dedeel t j esi sbi j zonderbel angr i j kv oorde moetmenerookr ek eni ngmeehou dendatdi e k wal i t ei tv anhetei ndpr oduct . nadi enweerv er wi j der dmoetwor den.Ookhet Voor albi jpoeder beds y s t emenzi j ndi eei genv er wi j der en v an de s uppor ts t r u ct ur es ( hoewel s chappenes s ent i eelenmoetdedi amet er ni etex cl us i efv oordezet echnol ogi e)v r aagteen pr eci esgecont r ol eer dwor denomdev l oei ex t r a nabewer k i ngs s t ap. De r ace v oor de ei gens chappenv anhetpoederni etnadel i gt e gr oot s t egaatv oor t–hoeweldatni etal t i j deen beï nv l oeden.Depoeder swor deni mmer s el ev ant emaat s t afi s .Moment eelzoudenerpr i n' ui t ger ol d'ov erhetbed.Ookk u nnendi k k er eof r t er smeteenbouwopper v l akv an2 x0, 5 x0, 5 por euzedeel t j eshets mel t pr oces–endusde eri n de maak zi j n.Ver s chi l l ende s oor t en ei ndk wal i t ei t–s t er kbeï nv l oeden.Poeder smet met s t aal ,t i t aan,al umi ni um,k obal t chr oom enni k k el di amet er st us s en30en45mi cr onzi j nnodi g l eger i ngenzi j nbes chi k baar . v oordezet echnol ogi e. I ndes y s t emenwaar bi jhetpoeder' gebl azen' 2.El ec t r onBeam Mel t i ng( EBM) wor dt( DED) ,zi j ndet ol er ant i esi et sgr ot eren j El ect r on Beam Mel t i ng ( EBM) wor dthet k unnenerdeel t j est ot100ofzel f s150mi cr on Bi poederi n hetpoeder bed ges mol t en dooreen gebr ui k twor den. el ek t r onenbundel .I ndecommer ci eelbes chi k bar e me t a l l e r i e . p mg . b e )�"�� (� ���� ����������� Ar cam pr i nt er sbev i ndthetpoeder bed zi ch i n eenv acuü mk amer( 1 x10-5 mbar ) ,ondereen t emper at uurv anca.700° C. Daar ui tv ol gen met een t wee bel angr i j k ev oor del en v an de t echnol ogi e:de cont i nue hoge t emper at uurr es ul t eer ti ns t uk k enzondernoemens waar di ge r es i duel es t r es sen hetv acuüm s l ui t gas cont ami nat i e ui t .Ook een gev ol gv an de hoget emper at uuri shetf ei tdatermi nders uppor t s t r uct ur esnodi gzi j nom dei nhetpr ocesgeï nduceer dewar mt eaft el ei den.Maardaar ui tv ol gt met eenookeenmogel i j knadeel :hetpoederi n hetpoeder bed i salges i nt er d,en i sdaar om moei l i j k ert ev er wi j der enui tbv .nau wek anal en. Denau wk eur i ghei di si et smi nderdandi ev ande poeder beds y s t emen,maarde bouws nel hei di s aanzi enl i j k hoger . Max i mal e bouwaf met i ngen zi j n200x200x380mm ofØ350×380mm endebes chi k bar epoeder szi j nmoment eelT i t ani um Gr ade2,T i 6Al 4V,CoCrenI nconel718. 3. 1Di r ec t edEner gyDepos i t i on– DED( poeder ) Zoal sv er mel d,wor dtbi jdeze t echnol ogi e het poederaangel ev er dv i aeens pui t s t uk ,ondereen bes cher mgas .Datbet ek entdathetpoederop hets u bs t r aat' gebl azen'wor dt ,mees t albui t en eenk amer ,endatzor gtmet eenv oorhetgr oot s t e v oor deelv andezet echnol ogi e:eenqu as ionbeper k tbouwv ol ume. Omdatmen onaf hank el i j k v aneenpoeder bedwer k t ,k anmens ubs t r aaten nozzl epos i t i oner ent enopzi cht ev anel k aaren k an er dus poeder depos i t i e pl aat s v i nden op onr egel mat i ge opper v l ak t es .Daar doork an het ooki ngezetwor den om bes t aande s t uk k en t e her s t el l en( ofher opt ebouwen) ,hetzogenaamde cl adden.Debou ws nel hei dv anDED i saanzi enl i j ks nel l erdanbi jdepoeder beds y s t emen.Om de v oor del en v an addi t i ev e en s ubt r act i ev e s y s t emen t e combi ner en,gebr ui k en de mees t e hy br i de s y s t emen DED al st echnol ogi e. Zo k unnenbv .t ur bi nebl adendi r ectgepr i ntennabewer k twor denopdeas .Eenanderv oor deelv an DEDi sdemogel i j k hei dom depoeder s amens t el Me t a l l e r i e•Ma a r t 2 0 1 7 0 35 3 ADDI T I VEMANUF ACT URI NG VERGELIJKING TUSSEN SLM, POWDER FED DED EN EBM SLM MATERIALEN DED (POEDER) � �� ����� � AFMETINGEN � �� � � � � � �� � � � ������ � �� � �� � � �� �� COMPLEXITEIT VAN HET STUK � �� ����� ������ � � �� � � � � ���� � � �� �������� �� ��� DIMENSIONALE NAUWKEURIGHEID � � �� ��� � � � � � ���� ���� �� � � � �� � � � � � �� � � � ������ � �� � �� � � �� �� � �� ����� ������ � � ����� � � ��� �������� � ��� � � � � � � � � � ���� ���� �� � � � �� ����� � � ���� � � � � ����� �� �� � RUWHEID RZ LAAGDIKTE � �� � � � � � �� � � � ������������� ������� � DEPOSITIESNELHEID OPBOUW MOGELIJK OP � ��� � �� �� � ����� ����� � �� ��������� EBM � � Br on:F r aunhof er ,SI RRI S.Mer kopdatdepr oc es s ens nelev ol uer enenbepaal degegev ensalac ht er haal d k unnenzi j nophetmomentv anpubl i c at i e nol ogi e hal en aan daterook bi jde ander e pr oces s env aaknoggel i j k aar di gewar mt ebehandel i ngennodi g zi j n.Es s ent i eeli sdatbi jBi nder J et t i nghetpoederni etges mol t enwor dtt i j denshet bouwpr oces .Datr es ul t eer ti neenhoger epr oduct i es nel hei d eneenhoger es ol ut i eenaf wer k i ng. Dunne wanden en f i j ne k anaal t j es zi j n geen pr obl eem:hetongebr ui k t epoederi sni etges i nt er denl aatzi chdusgemak k el i j kv er wi j der en.De di mens i onal e nauwk eur i ghei dv ar i eer tv an ca. 3. 2Di r ec t edEner gyDepos i t i on–dr aad 13mm t ot1, 3mm,af hank el i j kv andegr oot t e I ndi tpr oces ,ookv aakL as erMet alDepos i t i on- 0, anhetcomponent .Af met i ngent ot800x500x wi r e( L MDw)genoemd,wor dteenmet aal dr aad v j nmogel i j k . gev oeddooreens pui t s t ukenges mol t enmeteen 400mm zi l as eronderbes cher mgas ;i n pr i nci pe k an di t pr oces i n een open omgev i ng pl aat s v i nden VE RGE L I J KI NGME TANDE RE ( onderbes cher mgas )ofi neenaf ges l ot enk amer . ME T AAL VE RWE RKI NGSSYST E ME N Netzoal sbi jhetpoeder gebas eer deL MD i shet gr ot epot ent i eelhi erhetf ei tdatmenbi j zonder Ov er het al gemeen k unnen we s t el l en dat gr ot eops t el l i ngenk anbouwen.Bov endi eni shet gepr i nt es t uk k en,ui t er aar daf hank el i j kv anpr oces eenzeers nelpr oces ,waar bi jert otmeerdan9 en t y pe met aal , gel i j k aar di ge en s oms zel f s k g/uurk anwor dengedeponeer d.Eenbel ang- bet er ek wal i t ei t en hebben dan gegot en mat er i j k( mogel i j k )nadeelv andi tpr ocesi sdeopper - r i al en – wat bet r ef tt r ek s t er k t e, el as t i ci t ei t s v l ak t er uwhei d;des t uk k endi emetL MDw wor den modul us ,br euk r ekenhar dhei d.Om demechav er v aar di gd,zi en er ui tal seen opgel as ts t uk ; ni s che ei gens chappen t e opt i mal i s er en, i s er zek erwaarereen aans l ui t i ng gemaak tmoet mees t al wel een war mt ebehandel i ng aangewor denmetander es t uk k en,i serduseenna- wezen.Doors peci f i ek e behandel i ngen k unnen bewer k i ngnodi g.Eri saanget oonddatdemet al - i nt er nes panni ngenenpor os i t ei twor denweggel ur gi s cheei gens chappenv anhetpr ocesbehoor - wer k t .Denabewer k i ng eneengegar andeer de l i j kondercont r ol ezi j nenv er gel i j k baarmett r adi - mat er i aal cons i s t ent i e zi j n punt en waari ns nel t i oneell as wer k .Rel at i efni euw op de mar k ti s t empoaangewer k twor dt .Heti secht erbel angRapi dPl as maDepos i t i on™,eenDEDt echnol ogi e r i j kv oorogent ehoudendatAddi t i v eManuf act uwaar bi jt i t aandr aad wor dt ges mol t en door r i ng ont egens pr ek el i j k mer i t esheef tv oors peci mi ddelv aneenpl as mat oor t s . f i ek et oepas s i ngen.Omgek eer dl i gtdet i j d dat men cl ai mde datAM al l es zou v er v angen, gel uk k i galev enacht erons . 4.Bi nderJ et t i ng Hetwoor d zegthetal ,bi jBi nderJ et t i ng wor dt eenbi nderges pot enophet( i neenpoeder bed CONCL USI E ui t ger ol d)met aal poeder .Watui tde machi ne k omt ,i sdu seencombi nat i ev anl i j m enpoeder . Eenaant ales s ent i ël ev oor -ennadel env ande Det echnol ogi ebi edtheelwatv oor del enzoal s v er s chi l l ende t echnol ogi eën zi j n weer gev en i n s nel hei d enbouwgr oot t e,maardenabehande- bov ens t aands chema.Hets pr eek tv oorzi chdat l i ngi ses s ent i eelv oors t r uct u r el eonder del en.Het hetaant alv oor -ennadel enni et szegtov erde gaatom eenwar mt ebehandel i ngom debi nder v er di ens t ev andet echnol ogi ei nk wes t i e–di e ui tt e br anden, pl us ev ent uel ei nf i l t r at i e met v er di ens t e wor dtgr ot endeel sbepaal d doorde ander emat er i al en.Om eenhoger edens i t ei tt e ei genl i j k eont wer ppar amet er sv andes t uk k endi e ber ei k en,i seenv er di cht i ngs pr ocesnodi g( zoal s menwi lpr i nt en.Heti sbel angr i j kzi chui t gebr ei d HotI s os t at i cPr es s i ng) .Voor s t ander sv andet ech- t el at enadv i s er enbi jhetmak env ank euzes .� l i ng i nr ealt i met el at env ar i ër endoorhets t uk heen; t egel i j k zi j n de t ol er ant i es v an het gebr ui k t e poederbr ederdan bi jpoeder bedt echnol ogi eën,watr es ul t eer ti neengoedk oper e gr onds t of .Eenopmer k i nghi er bi ji sdathetaant al DEDi ns t al l at i esv r i jbeper k ti sendatdi tpr i nt wer k nog v ak erwor dtgeout s our cetnaarges peci al i s eer debedr i j v en. me t a l l e r i e . p mg . b e Me t a l l e r i e•Ma a r t 2 0 1 7 0 35 5