Het Fraunhofer IKTS is er voor het eerst in geslaagd om een complex hardmetalen gereedschap additief te vervaardigen. Het gereedschap doet niet onder voor traditioneel geproduceerde tooling. Het 3D geprinte gereedschap is zowel mechanisch, chemisch als thermisch bestand tegen zware belastingen.

 

Fraunhofer IKTS (Institute for Ceramic Technologies and Systems in Dresden) presenteert de innovatie op WorldPM 2016 (9 – 13 oktober Hamburg, stand 85), een event rond poedermetallurgie. Met dit gereedschap laten de Duitse onderzoekers zien welke unieke kansen er ontstaan als je 3D printen op de juiste manier inzet. De meerwaarde zit er onder andere in dat dankzij het 3D printen in het gereedschap speciale koelkanalen zijn geïntegreerd. Het de huidige productietechnieken, zoals isostatisch persen, extrusie of spuitgieten, kan dat niet. Met 3D printen kunnen daarnaast complexe gereedschappen eveneens sneller en eenvoudiger in enkelstuks of kleine series worden gemaakt.

3D printen hardmetaal: 100% dichtheid

Hardmetaal bestaat uit een harde fase, zoals een wolfraamcarbide, en een metallische matrix van cobalt, nikkel en / of ijzer. Door met de matrix, de metallische binder, te spelen, kun je factoren zoals de buigsterkte, breukgevoeligheid en hardheid individueel instellen. Hoe geringer bijvoorbeeld het percentage bindmateriaal is, hoe harder het hardmetalen gereedschap is. Het Fraunhofer IKTS heeft voor de 3D geprinte gereedschappen een percentage bindmiddel van 12 respectievelijk 17 procent gebruikt. Daarmee vertoont het gereedschap vergelijkbare eigenschappen als hardmetalen tooling op een traditionele manier geproduceerd. Tot nog toe was het echter niet mogelijk om deze materialen met een 100% dichtheid te printen. Daarin is men nu geslaagd.

Homogene cobaltstructuur

Gekozen is voor een binder jetting 3D printtechnologie, vergelijkbaar met de technologie waarmee bijvoorbeeld gietmallen 3D geprint worden. De groene halffabrikaten zijn hierna gesinterd met de standaard procesparameters. Testen wijzen uit dat het materiaal daarna 100% dicht is met een typische hardmetaalstructuur. Met 3D printen kan men een homogene cobaltstructuur in het hardmetaal creëren waardoor de geprinte gereedschappen een vergelijkbare kwaliteit hebben als high performance hardmetalen gereedschappen.

Het Fraunhofer IKTS ondersteunt zowel fabrikanten van hardmetalen gereedschappen als de eindgebruikers. Het 3D printen van hardmetalen gereedschappen zal dus waarschijnlijk zijn weg naar de toepassingen wel gaan vinden.