naar top
Menu
Logo Print
Artikel - 29/11/2017

KENNIS VAN METAALPOEDERS IS ESSENTIEEL

De complexe AM-keten vergt veel inzicht en inzet, en wordt gekarakteriseerd door machine, grondstof in poedervorm, laser, specifiek design en fabricageproces en postprocessing. Primaire criteria zijn: materiaalsoort (metallurgische samenstelling), gemiddelde vorm, afmeting en deeltjesgrootteverdeling. Een zekere spreiding werkt positief uit door het opvullen van tussenruimtes. Verdere essentiële aspecten zijn stromingsgedrag, microstructuur, zuiverheid en oppervlakteconditie. In de praktijk heeft de gebruiker met enorm veel parameters te maken: logisch dat elke keuze een compromis vormt.

Anisotropie

SLM en LMD leveren, door de proceseigenschappen, een verschillende resultaat. Bij beide methodes laat de uitkomst zich kenmerken door een gelamineerde structuur met anisotropische karakteristieken (afhankelijk van de oriëntatie tijdens het opgroeien ontstaan er ongelijke eigenschappen over doorsnedes). De poederbedmethode laat zich strakker in de hand houden: fijner geselecteerde deeltjes (20-75µm-korrel) en een dunne bouwlaag garanderen een homogene structuur, vrijwel zonder poriën of haarscheurtjes. De beperking situeert zich op dit moment vooral in de maximale afmeting. De ruwheid van het eindresultaat ligt, algemeen gezien, iets onder de gemiddelde korrelgrootte. Directe laserdepositie (LMD, met poedertoevoer van 50 à 150 µm door een spuitmond) valt te vergelijken met druppeldepositie, een techniek die vroeger bij het lassen vaker voorkwam. Directe laserdepositie levert een iets grover resultaat op.

Metallurgie

Grondige materiaalkennis blijft absoluut nodig, alleen al uitgaande van de invloed van de mechanische, thermische, chemische en elektrische eigenschappen vereist door het eindproduct, en dit niet alleen in de grondvorm bij aflevering, maar ook daarna tijdens de verdere levenscyclus van het stuk. Dit impliceert dat materiaalnormen met andere woorden een absolute eerste vereiste zijn waaraan er wereldwijd intensief wordt gewerkt, ook richting AM. Tegenwoordig is er een weliswaar beperkt spectrum uit de metaalgroep in dezelfde genormeerde kwaliteit als poeder op de markt naast de conventionele blok, plaat, profiel en pijp maar met aangepaste, verbeterde eigenschappen. Lasbaarheid is trouwens de hoofdindicatie voor de inzetbaarheid van een metaal. Tussen de hoogwaardige uitgangsmaterialen in verschillende soorten valt dan onder meer naast (RV-)staal en aluminium te denken aan Inconel, titaan, wolfraam en tantaal, alsmede bekende industriële en medische legeringen als TiAluminide en kobaltchroom in een dentale en een orthopedische uitvoering. Ook gereedschapsstaal maakte volkomen naar verwachting kort geleden zijn opwachting.

Wel degelijk nieuwe materiaalformules

Voor wie globaal de poedermetaallijst bekijkt, lijken de specificaties aan weinig verandering onderhevig. In werkelijkheid is er wel degelijk een beweging aan de gang die moet toelaten AM-materiaal te optimaliseren. De verschillen zijn er dus wel degelijk, en ook al ogen ze dan klein, veelal blijken ze cruciaal voor het opgroeien. Op basis van het verleden van de maakindustrie bevatten de normen oorspronkelijk veel sporen van ijzer. Bovendien kwamen er ook heel wat niet-gedefinieerde restfracties voor, in minieme hoeveelheden waarvan men niet zou kunnen vermoeden dat ze invloed uitoefenen op het eindresultaat. Materiaaldeskundigen bekend met AM hebben intussen echter weten te ontdekken dat zelfs de kleinste variaties ook al getuigen ze dan van een normconforme chemische samenstelling ingrijpende veranderingen in smelt-, hecht- en stollingsgedrag kunnen teweegbrengen. En dit niet enkel door andere eigenschappen, maar ook door een andere processpecifieke opbouwcyclus of laagdikte, een gewijzigd belichtingspatroon of -snelheid enz. Zodoende is er wel sprake van een uitgebreide keuze op maat door de ijzercontent te reduceren, de genoemde restfracties in de receptuur concreet te specificeren vanuit de bestaande metallurgie enz. speciaal voor het additief fabriceren.