Additive Thinking

Fused Deposition Modeling (FDM) 3D prints aanzienlijk goedkoper dankzij nieuw gasmengsel

Het is bekend dat er vaak opmerkelijke verbeteringen kunnen gerealiseerd worden qua productiekwaliteit en/of kostenefficiëntie als een leverancier zich bereid toont om actief mee te denken met zijn klanten. Zeker als het gaat om nieuwe productieprocessen, zoals FDM-printing op basis van metaalextrusie.

Fused Deposition Modeling (FDM) is een specifieke vorm van additive manufacturing die onder meer geschikt is om prototypes en kleine productieaantallen te maken. FDM onderscheidt zich van andere technieken doordat de 3D-printers niet een afgesloten ruimte hoeven te staan, en er ook geen speciale veiligheidsmaatregelen voor nodig zijn. Oorspronkelijk maakte FDM gebruik van thermoplastics als basismateriaal, maar intussen zijn er ook meer geavanceerde vormen van FDM gecommercialiseerd die werken op basis van metaal en polymeren. Overigens zijn de polymeren enkel nodig voor het productieproces, maar komen ze niet voor in het eindproduct.

Perfect gebalanceerd

Het FDM-productieproces op basis van metaalextrusie bestaat uit drie stappen. Na het eigenlijke printen wordt het geprinte stuk ondergedompeld in een waterachtige substantie, waarbij de lijmresten opgelost worden. Tot slot krijgt het stuk een warmtebehandeling (sintering), waarbij eventuele imperfecties die bij het printen opgetreden zijn verwijderd worden.

Het sinteringproces vereist een perfect gebalanceerd gasmengsel, dat enerzijds bestaat uit waterstof (om de zuurstof te verwijderen) en anderzijds uit argon (om een inerte atmosfeer te creëren). “De klant gaf aan dat het gasmengsel zeer zuiver moest zijn, waarbij vooral het waterstofgehalte binnen strikte grenzen moest blijven”, verduidelijkt Nadia Bakker, Offer deployer Benelux bij Air Liquide. “Air Liquide kan gasmengsels met een dergelijke precisie leveren, maar deze zijn aanzienlijk duurder dan gasmengsels waarbij iets minder precisie vereist is.”

De kost voor een gasmengsel met een dergelijke precisie bedraagt ongeveer € 300 à € 400 per cilinder (50l). En aangezien een bedrijf dat fulltime print via metaalextrusie twee gascilinders van 50l per week verbruikt, loopt de kost voor het mengsel op tot zo’n € 700 per week. Een significant bedrag, dat een belangrijke invloed heeft op de totale productiekostprijs.

Prijsreductie tot 80%

“We hebben het initiatief genomen om de door de klant gevraagde specificaties grondig te bestuderen. Daarbij viel ons op dat de vereiste toleranties voor waterstof enigszins ongebruikelijk waren. Tegenover de referentie mocht er hooguit 1% meer waterstof in het mengsel zitten, terwijl het anderzijds tot 20% minder mocht zijn. Aangezien het net die marge van 1% is die het zo duur maakt, hebben we besloten om het mengsel opnieuw te definiëren zodat het beter aansluit op het vulproces van Air Liquide. Daardoor zijn we erin geslaagd om de verkoopprijs met een factor van om en bij de 80% (!) te reduceren.”

“Dat is niet alleen een goede zaak voor de bedrijven die dergelijke printers in gebruik hebben, maar ook voor de fabrikanten van de printers, aangezien zijn nu een sterkere marktpositie kunnen innemen.” Het nieuwe mengsel is vandaag al beschikbaar voor bedrijven in de Benelux en in Scandinavië, en zal in de nabije toekomst ook in andere landen worden aangeboden.

Ingekorte leveringstermijnen

“Het spreekt vanzelf dat het nieuwe gasmengsel enthousiast ontvangen wordt in de markt. Omdat het ontwikkeld werd in nauw overleg met de printerfabrikanten, hebben de eindgebruikers de zekerheid dat het nieuwe mengsel geen inbreuk vormt op de garantievoorwaarden. Bovendien is het zoals gezegd significant goedkoper, en het kan ook veel sneller geleverd worden dan voorheen.”

“We zijn tevreden omdat we er dankzij onze inzet en kennis in geslaagd zijn om onze klanten een betere oplossing aan te bieden” besluit Nadia Bakker. “En natuurlijk zijn we graag bereid om na te gaan of we ook andere additive manufacturing technieken kunnen helpen verbeteren of kostenefficiënter maken. Daarnaast hebben we ook een aantal opleidingen voor additive manufacturing bedrijven uitgewerkt rond het veilig gebruik van gassen. Vaak hebben deze bedrijven weinig ervaring met gassen, en dan is zo’n opleiding natuurlijk een goede zaak.”