Metaalpoeders voor additive manufacturing: van productie tot recycling
Metaalpoeder is de grondstof voor heel wat additive manufacturing processen. De kwaliteit ervan en de handhaving van de technische specificaties doorheen de tijd zijn essentieel om de kwaliteit van de onderdelen te kunnen garanderen.
Van de productie tot het inert maken en het recyclen: de gasoplossingen van Air Liquide helpen je om de hoge kwaliteit van je metaalproducten te garanderen.
Garantie voor de kwaliteit van je metaalpoeders
De gasatomisatie van metaalpoeders vereist controle over de zuiverheid van het gebruikte gas om oxidatie te beperken, vooral bij de meest gevoelige metalen zoals titanium. Een inerte atmosfeer beschermt de poeders tegen vocht en oxidatie tijdens opslag en recycling.
Gasatomatisatie: een veeleisend proces
Gas is de kern van het atomiseringsproces, met een druk die kan oplopen tot enkele tientallen bar, en temperaturen van meer dan 1000 ºC.
Veiligheid
Afhankelijk van de warmtebehandeling, kan de proces atmosfeer bijvoorbeeld waterstof, koolwaterstoffen of methanol voor het uitharden bevatten. Strikte naleving van de geldende veiligheidsvoorschriften is essentieel.
Gebruik van metaalpoeder
Metaalpoeder is de basis van veel additive manufacturing processen.
Technische specificaties van metaalpoeders
Veel additive manufacturing processen maken gebruik van metaalpoeder. Dat is het geval bij Powder Bed Fusion, Selective Laser Sintering, Selective Laser Melting en Electron Beam Melting, maar ook bij sommige Directed Energy Deposition processen.
De technische specificaties van metaalpoeders hangen af van de eisen van de eindgebruiker. Er zijn verschillende sleutelfactoren:
- Afhankelijk van de warmtebehandeling, kan de proces atmosfeer bijvoorbeeld waterstof, koolwaterstoffen of methanol voor het uitharden bevatten. Strikte naleving van de geldende veiligheidsvoorschriften is essentieel.
- Een deeltjesgrootteverdeling (particle size distribution: PSD) aangepast aan het proces (meestal rond 40µm voor SLM, 80µm voor EBM) - en aan de bedrijfseisen, een compromis tussen productiviteit en een beter oppervlak door fijnere poeders.
- Poeder morfologie: een vorm zo dicht mogelijk bij een bol en de afwezigheid van satellieten
Gasatomatisatie
Gasatomisatie (of gasvormige verstuiving) is het meest gebruikte proces om metaalpoeders te maken voor additive manufacturing. Er bestaan verschillende technologieën (EIGA, VIGA, Plasma) maar ze maken allemaal gebruik van een gasstraal onder hoge druk - argon of stikstof, afhankelijk van het materiaal - die een stroom van vloeibaar metaal verstuift (verpulvert) tot poederdeeltjes.
Alleen door het juiste gas te gebruiken kun je je productiedoelen bereiken met de vereiste kwaliteit. Druk - enkele tientallen bar -, zuiverheid, temperatuur - tot enkele honderden graden - zijn kritisch, om bijvoorbeeld specifieke kleine granulometrieën te bereiken.
Opslaan en recyclen van metaalpoeders
Door de fijne deeltjesgrootte en reactiviteit van sommige metaalpoeders, zoals aluminium of titanium, kan explosiegevaar ontstaan. Er zijn dus niet alleen maatregelen nodig om het personeel te beschermen, maar ook om ontvlambaarheid te vermijden.
Bij het behandelen van metaalpoeder, van transport tot opslag, of bij het het verwijderen van poeder of zeven, hebben poeders een beschermende, inerte atmosfeer nodig, die ook beschermt tegen oxidatie en vocht.
De nieuwe ASTM / ISO 52907 norm beveelt aan om de poeders inert te maken. Afhankelijk van het materiaal kan daartoe best argon of stikstof gebruikt worden.
Air Liquide levert gassen met de vereiste zuiverheid voor elke additive manufacturing toepassing.
| Fase | Proces | Gastype | ||
|---|---|---|---|---|
| Metalen | Gasverstuiving (atomisatie) | Metaalpoederproductie | Ar voor hoogwaardige legeringen zoals titanium |
|
| Additive manufacturing | Selective Laser Melting (SLM) | Ar, N2 | ||
| Electron Beam Melting (EBM) | He | |||
| Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) | Ar en Ar mengsels | |||
| Laser Metal Deposition (LMD) | Ar | |||
| Binder Jetting | Ar-H2, N2 Mix | |||
|
Metaalpoederbeheer |
Ar, N2 | |||
| Nabehandeling | Warmtebehandeling (temperen) | Ar, N2 | Gemiddeld | |
| Warm isostatisch persen | Ar | Hoog | ||
| Onderdelen schoonmaken | droogijsreiniging of superkritische C02 | Laag | ||
|
Andere materialen |
Additive manufacturing | SLM proces | N2 (generatoren overwegen) | Laag |
| Draadextrusie | N/A | N/A |
Gassen tijdens het hele proces van additieve vervaardiging
Het belangrijkste gas voor de fabricage van metalen onderdelen is argon, maar afhankelijk van de materialen en processen kan ook stikstof of helium gebruikt worden. Deze gassen moeten vanzelfsprekend onder gecontroleerde veiligheidsomstandigheden (b.v. gevaar voor anoxie) gebruikt worden.
Heb je een vraag over het gebruik van metaalpoeder voor additive manufacturing doeleinden? Vul dan aub het contactformulier in.
Onze experts antwoorden je binnen 24 uurProductie van metaalpoeders door atomisatie
De verschillende additive manufacturing technieken zijn gebaseerd op het gebruik van metaalpoeders met specifieke eigenschappen.
De poeders worden verkregen door gasatomisatie (argon, stikstof of helium) in installaties waar de gassen onder hoge druk worden ingespoten, veel hoger dan de gebruikelijke druk op een leidingnet.
Air Liquide kan je hierin bijstaan:
- Door in het voortraject het schema van de installatie te (helpen) ontwerpen
- Door te zorgen voor een installatie die aan de productie-eisen voldoet
Veel Gestelde Vragen
Wat is additieve vervaardiging?
Waarom additive manufacturing of 3D printing gebruiken en hoe het in je productie integreren?
Hoe worden materialen bij additieve vervaardiging verwijderd?
Wat zijn de verschillen tussen additieve vervaardiging en 3D printing?
Hoe identificeer je bedrukbare materialen?
In welke sectoren wordt 3D technologie het meest gebruikt?
Wat is de rol van gas in additieve produktie?
Welk 3D drukproces moet ik kiezen?
Hoe werkt additieve vervaardiging?
Hoeveel kost metaal additieve vervaardiging?
Hoe ontwerpen met additieve vervaardiging of 3D printen?