Het Amerikaanse Fabrisonic heeft de speciale metaalprinttechnologie samen met NASA doorontwikkeld voor toepassingen buiten de ruimtevaart. Met de compacte SonicLayer 1200 heeft de NASA onder andere een radiator voor de CubeSat satelliet geprint. Hierin zijn aluminium én koper gecombineerd, waarbij alle elk materiaal zijn specifieke eigenschappen behoudt. De nieuwste stap is de integratie van sensoren.
Fabrisonic is geen nieuwkomer in de AM-industrie. Al in 2013 toonde het op – toen nog – Euromold in Frankfurt de SonicLayer 4000, een machine die ultrasoon lassen combineert met 3-assig frezen. De afgelopen jaren is in het Propulsion Laboratory van NASA de ultrasoon additive manufacturing (UAM) technologie doorontwikkeld naar een machine voor commerciële toepassingen. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie heeft hiervoor speciale programma’s om bedrijven te ondersteunen.
Fabrisonic maakt met hulp van NASA bijzondere 3D metaalprinttechniek betaalbaar
Wrijving en ultrasoon golven
Ultrasoon lassen maakt gebruik van ultrasone trillingen en wrijving om een vaste verbinding tussen lagen metaal tot stand te brengen. Het begint met een dunne folie die op een ander metalen onderdeel, een grondplaat, wordt gedrukt. Constante druk en ultrasone trillingen veroorzaken wrijving tussen de tegenover elkaar liggende zijden, waardoor een schuivende beweging ontstaat die de temperatuur verhoogt en oppervlakteoxiden verwijdert, waardoor direct contact van zuiver metaal met zuiver metaal mogelijk wordt. Het resultaat is een atomaire verbinding in vaste toestand van lagen metaal. Zelfs lagen van verschillend metaal kunnen tot één stuk worden gelast. Er is relatief weinig warmte nodig omdat de verbindingstemperatuur voor metalen aanzienlijk onder hun smelttemperatuur ligt. Het proces is relatief snel.
Integratie van sensoren die zwakke plekken opsporen en voorspellen
Sensoren integreren
Ultrasoon Additive Manufacturing leent zich bij uitstek voor het 3D printen van werkstukken waarin verschillende materialen gecombineerd worden. De lage procestemperatuur voorkomt immers dat de materialen smelten en zich vermengen. De eigenschappen van elke laag veranderen niet. Met name in de olie- en gasindustrie boekt Fabrisonic succes met deze technologie. Een bijzonder feature dat recent aan de technologie is toegevoegd, is de integratie van sensoren in het geprinte werkstuk. Nieuwe glasvezelsensoren kunnen rek of zwakke plekken in metaal opsporen en mogelijke defecten voorspellen voordat ze zich voordoen. Maar metaal dat met traditionele methoden wordt vervaardigd, kan deze sensoren alleen aan de buitenkant van het onderdeel dragen. Bij een poging ze in te bouwen zou de warmte tijdens het productieproces de gevoelige apparatuur vernietigen. Omdat de sensoren door de integratie in het metalen onderdeel beschermd zijn, kunnen ze functioneren in veeleisende omgevingen. Het Oak Ridge National Laboratory in Tennessee, dat energie- en nucleair onderzoek verricht, gebruikt de Fabrisonic technologie om sensoren in te bedden in kritische onderdelen. NASA zelf gebruikt de technologie bij het opsporen van zwakke plekken en prestatieproblemen in commerciële vliegtuigrompen.
Compacte UAM machine
Met hulp van speciale programma’s die NASA heeft om bedrijven te ondersteunen ruimtevaarttechnologie te vertalen naar commerciële toepassingen, heeft Fabrisonic een compacte UAM machine ontwikkeld de SonicLayer 1200. Hiervan zijn er al vijf verkocht. Een van de klanten heeft er in eigen huis al meer dan 70.000 onderdelen mee geprint. Deze compacte machine (verkoopprijs $200.000) heeft een geïntegreerde freesspindel van het Amerikaanse Tormach. Het bereik is 254 bij 54 bij 254 mm. De grootste UAM printer heeft een werkgebied van 1829 mm bij 1829 bij 914 mm.
