SLS Belaste Delen - TNO Publications

Design & Manufacturing
TNO I Kennis voor zaken
SLS Belaste Delen
Rapid Prototyping en Rapid Manufacturing hebben hun sporen in ontwikkelingstrajecten ruimschoots verdiend. Deze technieken maken het immers
mogelijk om direct vanuit 3D-data kleine series producten te vervaardigen
zonder kostbare investeringen in productgebonden gereedschappen.
Dit betekent kortere looptijden en daardoor lagere aanloopkosten van
producten.
Alle Rapid Prototyping-technieken werken volgens het LMT-principe (Layer
Manufacturing Technique), hetgeen inhoudt dat de producten laagsgewijs
worden opgebouwd. Een van deze technieken is Selective Laser Sintering
(SLS). TNO ondezoekt, samen met bedrijven, de toepasbaarheid van SLSonderdelen in de machinebouw.
SLS
is een Rapid Manufacturing-techniek bij
uitstek: met behulp van een CO2Jaser wordt
nylon poeder selectief gesmolten waarna het
product laag-voor-laag rechtstreeks vanuit
3D-CAD
wordt opgebouwd.
Kennis vergaren
Binnen de machinebouw is behoefte aan een
productietechniek om stijve en lichtgewicht
constructies met een complexe geometrie te
realiseren. sls biedt de mogelijkheid om
onderdelen en functies te integreren en is
daarom een zeer geschikte techniek in een
Voorbeeld,van een lichte en stijve positioneerarm.
Met Rapid Manufacturing kunnen laagsge-
wijs functionele eindproducten rechtstreeks
vanuit 3D CAD-data worden vervaardigd.
Naast een zeer grote ontwerpvrijheid biedt
Rapid Manufacturing de mogelijkheid tot
zogeheten Mass Customisation: het op de
markt brengen van massaproducten waarvan
de eigenschappen grotendeels zijn bepaald
in SLS voor een op
profiel De statisch bepaalde
door de individuele consument. Daarnaast
levert het produceren zonder productgebon-
Voorbeeld van een oplossing
den gereedschap een aanzienlijke tijdsbespa-
elementen geven het open profiel een stffieid.
torsie belast open
ring op (en dus een kostenreductie) in het
die bíjna net zo groot als d,at van een gesloten
productieontwikkelingsproces ten opzichte
profiel. Eindige Elementen Analyse geeft de
van traditionele processen.
nageno eg homo gene
s
panningsto estand
w eer.
lT-E 03{D/10-06-2005
Des¡gn & Manufactur¡ng
SLS Belaste Delen
omgeving waar de productieseries relatief
de Energie Methode is een overzicht van
Walter Kruf
klein zijn. Om de voordelen van
negen algemeen voorkomende belastingsge-
P
vallen geanalyseerd. De Energie Methode
beschrijft de interne energie van ieder constructie-element. Met deze methode is het
F
De Rondom 1
Het ¿onstrueren van lichte en stijve mecha-
mogelijk een constructie te herontworpen,
zodat elk element een even grote belasting
nisch belaste delen voor productie met
draagt.
SLS
toe te
kunnen passen in de machinebouw voert
TNO, samen met bedrijven, het onderzoek
SLS Belaste
Delen uit, om kennis te vergaren
met betrekking tot:
-
SLS;
heid;
-
Het omgaan met toleranties van het product, toleranties op de machineonderdelen
en hoe deze in SLS kunnen worden ondervangen.
E [email protected]
Bezoekad res
5612 AP E¡ndhoven
Postadres
De relatie tussen de geometrie van SLS-Pro-
ducten en de te behalen vormnauwkeurig-
+31 40 265 0476
+31 40 265 0769
Met Rapid Manufacturing is het mogelijk om
meerdere producten samen te voegen tot één
product. In sommige gevallen blijven verbin-
Postbus 6235
5600 HE Eindhoven
www.tno.nl
dingsmogelijkheden zoals lijmen, schroeven,
lassen en klikverbindingen echter noodzakeIijk. Voor al deze typen verbindingen zijn
binnen SLS Belaste Delen passende oplossing-
Spann¡ngsconcentraties
Om licht en stijfte kunnen construeren
en gevonden.
is
het van belang te weten hoe krachten opti-
Kr¡mpen en kromtrekken
voor het kromtrekken zijn SLS-specifieke
maal worden in- en doorgevoerd.
Naast verschillende vormen van belasting,
maat- en vormafwijkingen genormaliseerd.
zijn binnen
Spanningsconcentraties in een balk met gaten.
Spanningsconcentraties vormen vaak de aan-
leiding tot het falen van een constructie.
Hoewel voor homogene materialen de invloe-
SLS
Belaste Delen invloeden van
materiaal-, ontwerp-, en procesvariabelen op
krimp onderzocht zodat uitspraken kunnen
Vervolgonderzoek
worden gedaan over het kromtrekken van
van het project sls Belaste Delen maakt het
geproduceerde delen (zowel hoeveelheid en
mogelijk om lichte en stijve machineonder-
richting als ook manieren om kromtrekken
delen in SLS te produceren. Bent u geÏnteres-
uit te sluiten of te compenseren). Krimp is
in hetgeen SLS voor u kan betekenen?
U kunt richting geven aan de volgende fase
inherent aan het productieproces en bepaalt
in grote mate de te behalen vormnauwkeurigheid.
den van gaten, sleuven en dergelijke al algegeen informatie over spanningsconcentraties
Binnen SLS Belaste Delen zijn voor een breed
ontwerp kunnen ongewenste krimpeffecten
worden vervolgens ingezet voor een aantal
functionele testen, waarna wordt onderzocht
in hoeverre de prototypes voledoen aan het
worden uitgesloten.
eerder opgestelde pakket van eisen.
scala aan typen spanningsconcentraties de
Met de juiste aanpassingen aan een product-
Het kromtrekken van geproduceerde delen is
binnen
SLS Belaste
Delen onderzocht aan de
hand van verschillende materiaaleigenschappen (zoals thermische eigenschappen), pro-
ductvorm (zoals wanddikte) en procescondi
ties (zoals bedtemperatuur). Naast de door
het proces geinduceerde krimp heeft ook het
Metalen inserts in een SLS-pro d uct ten
b
eho eve
van het onderzoek, waarin prototyPes van
constructies worden ontwikkeld, die de deelnemende bedrijven kunnen inzetten voor
toepassing en wordt een constructie samengesteld en geproduceerd. Deze prototyPes
sLS gepro$pceerde delen beschikbaar.
belastingstoestanden geanalyseerd. Volgens
seerd
functionele testen. Per bedrijfwordt een pakket van eisen opgesteld voor de gewenste
meen bekend zijn, was tot op heden nog
in
De opgedane kennis binnen de eerste fasen
opdelen van een 3D CAD-model in lagen een
van een betrouwbare, slijtvaste schroefdraad-
grote invloed op de toleranties. Voor zowel
verbiniling,
deze zogenaamde'slice-missmatch' alsook