3D printen permeabele structuur toegankelijker dankzij Fraunhofer ILT

Het Fraunhofer ILT toont op Laser World of Photonics hoe je met LPBF-technologie heel gericht poreuze metaaldelen 3D print, geschikt om gassen of vloeistoffen door te laten. Een concrete toepassingen zijn electrolysers voor waterstof. Zowel met CT scans als met het dwars doormidden slijpen van de permeabele structuur heeft het ILT aangetoond dat het deze structuren reproduceerbaar kan 3D printen.

De onderzoekers van Fraunhofer ILT is het gelukt om lokaal poreuze structuren te 3D printen en deze eventueel gradueel over te laten gaan in een volledig dicht metalen onderdeel. Ze slagen hierin met Laser Powder Bed Fusion technologie, waar normaal de aandacht uitgaat naar een zo hoog mogelijke materiaaldichtheid te bereiken.

Techniek interessant voor waterstofproductie

Poreuze zone direct in het onderdeel printen

Klassieke metaalschuimen of stoffen structuren vervullen vergelijkbare functies. Maar deze worden doorgaans in een separaat proces geproduceerd en moeten dan geïntegreerd worden in het metalen onderdeel. Dit kost tijd, beperkt de designvrijheid en de naden en verbindingen leiden tot veranderingen in de fysische eigenschappen van het onderdeel, zoals een verhoging van de thermische en elektrische weerstand. De Fraunhofer-oplossing integreert poreuze zones rechtstreeks in het onderdeel. Nabewerking is niet nodig. Zelfs complexe geometrieën met interne structuren kunnen op deze manier worden gerealiseerd.

Reproduceerbaar

“We brengen hiermee een nieuwe functionaliteit naar 3D printen”, zegt Andreas Vogelpoth van de LPBF Process and Systems Engineering Group bij het Fraunhofer ILT. Op de laserbeurs in München demonstreert het onderzoeksinstituut deze ontwikkeling door een onderdeel met een poreuze structuur onder te dompelen in een bak met water en daar lucht door heen te blazen. De permeabele structuren zijn reproduceerbaar. Op dit moment werken de onderzoekers aan het nauwkeurig sturen van de doorlaatbaarheid door de procesmeters van het AM-proces te veranderen. Een van de concrete toepassingen is de productie van een electrolyser voor de productie van waterstof.

Procesparameters als stuurelement

Het 3D printen van poreuze structuren is niet nieuw. In Nederland past K3D dit al jaren toe bij de productie van de snijmessen voor de broodbaklijnen van moederbedrijf Kaak Group. Ook in de productie van de turbomachines onderzoekt men deze oplossing, omdat men daarmee het nabewerken van de schoepen kan vermijden. De aanpak van Fraunhofer ILT verschilt echter van de huidige oplossingen doordat men een oplossing zoekt die het ook voor mkb-maakbedrijven toegankelijk is. “Ons plan is dat gebruikers ons in de toekomst vertellen welke permeabiliteit nodig is in welke gebieden en wij zullen het juiste ontwerp en de juiste procesparameters ontwikkelen”, zegt Vogelpoth.

Laser World of Photonics vindt van 24-27 juni plaats in München.