MaterialsTechnology

3D printen met Ultramid B3WG6 alternatief voor aluminium frezen

Universiteit Rostock test glasvezel versterkt PA6 op pelletprinter van AIM3D

Testen door de Universiteit van Rostock wijzen uit dat 3D printen met BASF Ultramid B3WG6, een glasvezel versterkt nylon, op de 3D printers van AIM3D hoge treksterktes oplevert. De bereikte waarden liggen dicht bij die van spuitgieten. Geprint is met standaard granulaat.


Het pelletmateriaal waarmee de AIM3D ExAM 255 en 510 machines printen, is een 30% glasvezel versterkt PA6. Het combineert hoge mechanische eigenschappen met een goede temperatuur- en vloeistofresistentie (tot 130 graden C continu of 150 graden piekbelasting), Hierdoor leent het zich niet alleen voor toepassingen in de automobielindustrie, maar ook voor de algemene machine- en apparatenbouw. De onderdelen geprint met dit PA6GF30 kunnen aluminium onderdelen en andere metalen vervangen, aldus de Duitse fabrikant van deze 3D printers.

AIM3D gebruikt glasvezel versterkt PA6 granulaat dat tot 30 keer goedkoper is dan 3D printmaterialen

Vergelijking 3D printen met spuitgieten en aluminium CNC-frezen

Om deze claim te onderbouwen, heeft AIM3D de Universiteit van Rostock gevraagd het materiaal met de 3D printers te testen. Hierbij hebben de onderzoekers de resultaten vergeleken met de uitkomst van printen met filament, poederbed (PA12) en het klassieke spuitgieten. De oriëntatie van de 3D geprinte banen werd ook gevarieerd. 0° voor een lay-up in lijn met de trekrichting (de oriëntatie van de vezels was ook in de trekrichting) en +/- 45° voor een patroon met een alternerende richting van +/- 45° ten opzichte van de trekrichting. Vergeleken met de filamenten zijn de resultaten van de AIM3D printers beduidend beter. Dat geldt ook vergeleken met PA12 op een poederbed printer. Ten opzichte van spuitgieten zeggen de onderzoekers dat de mechanische waarden in de buurt liggen van die van spuitgieten. Haalt deze laatste techniek een treksterkte van 185 MPa, de beide pallet printers komen tot 140 respectievelijk 138 MPa (ExAM 510 e3n ExAM 255). Worden de staafjes onder een hoek geprint, daalt de treksterkte drastisch.

Granulaat bevat tot 3 mm lange vezels

Dit komt onder andere, aldus de fabrikant, doordat  het granulaat 3 mm lange glasvezels bevat en de richting van de vezels mee gestuurd kan worden. Hierdoor kan het de krachten veel langer opvangen dan filament waarin kortere vezels gebruikt moeten worden. In combinatie met de goede thermische eigenschappen, maakt dit het materiaal breed toepasbaar in vele industrietakken. AIM3D zegt zelfs dat het voor menige toepassing een goed alternatief is voor aluminium, bijvoorbeeld in applicaties zoals robotgrijpers.

Alternatief voor aluminium onderdelen

De meerwaarde om dergelijke onderdelen te 3D printen van kunststof in plaats uit aluminium te frezen, is onder meer dat er minder materiaal wordt verspild. Ook de energie die nodig is om aluminium te produceren, zal een belangrijker argument worden om naar alternatieven te zoeken, meent men bij AIM3D. De gewichtsbesparing is een tweede voordeel bij toepassingen in robotsystemen. Voor bewegende componenten in de machinebouw geldt als pluspunt de hogere dynamica en het geringere energieverbruik. Daarnaast kunnen met 3D printen functies geïntegreerd worden. Een voorbeeld hiervan is een motorsteun die AIM3D zelf heeft ontwikkeld en geprint. In de motorsteun zijn twee luchtinlaten, een uitlaat voor een ventilator en de bevestigingspunten voor sensoren geïntegreerd in één geheel. Conventioneel zou zo’n samenstelling bestaan uit drie tot vier aluminium componenten die geassembleerd moeten worden. Ook zou in de ontwerpfase aandacht besteed moeten worden aan de goede pasvorm van de verschillende componenten. Voor kleine series kan de automobieltoeleverancier tevens besparen op de instelkosten van een CNC-freesbank. 

Standaard granulaat tot 30 keer goedkoper

AIM3D print met het originele spuitgietmateriaal van BASF. Vergeleken met speciaal voor 3D printen aangepast PA6GF30 is dat aanzienlijk goedkoper. Het klassieke granulaat voor spuitgieten kost 5 tot 6 euro per kilogram; voor 3D printen aangepast PA6GF30 heeft een prijskaartje dat 20 tot 30 keer hoger ligt, onder andere door de toevoeging van additieven. Die hebben bovendien invloed op de certificering van het materiaal; deze procedure moet overnieuw worden gedaan.  De 3D printerfabrikant ziet daarom de CEM-technologie zoals het proces genoemd wordt, ook als alternatief voor spuitgieten met glasvezel gevuld PA6. “Gebruik van PA6GF30 met onze ExAM 255 printer maakt het mogelijk zowel complexe, delicate onderdelen te printen als grotere structurele componenten met een grotere laagdikte. Het resultaat is een zeer kosten-efficiënte productiemethode met state-of-the-art 3D printen”, zegt AIM3D CEO Vincent Morrison.

De AIM3D ExAM 510 is een nieuw model van de Duitse fabrikant met een groter bouwvolume. Momenteel wordt hieraan de laatste hand gelegd. De introductie zal dit najaar op Formnext plaatsvinden. Een maand eerder doet AIM3D mee aan de K 2022 in Düsseldorf.

Back to top button