Het belang van snelle metaalmoeheidstesten in AM-industrie
De 3D printindustrie mag dan wel impressionante groeicijfers kunnen voorleggen, de technologie kent ook nog wel wat uitdagingen. Kwaliteitsbeheersing en -controle is daar zeker een van. Flam3D, de AM-belangenorganisatie van de Benelux, organiseerde daarom onlangs een bedrijfsbezoek aan het European Innovation Center van Shimadzu Europa. Dat versnelt metaalmoeheidstesten.
Doel van het bezoek was bijleren over de vermoeiingseigenschappen van 3D-geprinte stukken. Hiervoor was professor Frank Walther van de TU Dortmund uitgenodigd voor een inleidend seminarie over de problematiek. De vermoeiingseigenschappen van metalen stukken zijn uiteraard van primordiaal belang in – bijvoorbeeld – de automotive, medische en luchtvaartsector. Die vermoeiing moet daarom worden geïmiteerd, met name door de stukken te onderwerpen aan duizenden tot miljarden cycli van belasting.
Flam3D op bedrijfsbezoek aan Shimadzu Europa
Zo’n 25 belangstellenden volgden bij Shimadzu Europe de uiteenzetting over het belang van metaalmoeheidstesten bij AM-stukken.
Waarom testen belangrijk is
Traditioneel vinden deze metaalmoeheidstesten plaats bij lage frequentie – wat meteen inhoudt dat de duur van die testen behoorlijk kan oplopen (tot meer dan een jaar, als men al zo ver zou willen gaan). De vermoeiingseigenschappen zijn bij 3D-geprinte stukken sterk beïnvloed door enerzijds de oppervlakteruwheid, en anderzijds door kleine “holtes” in het materiaal. Deze laatste kunnen zeker bij de hogere cycli, aanleiding kunnen geven tot intern propagerende scheurtjes en dus tot het falen van het stuk.
Testen met hoge frequentie
Mustafa Awd, verbonden aan dezelfde universiteit, vervolgde met een voorstelling van de oplossing die Shimadzu voorstelt, de USF-2000 Ultrasonic Fatigue Testing System. Deze machine voert materialenmoeheidstesten uit bij een frequentie van 20 kHz. Door die zeer hoge frequentie is het mogelijk om de vermoeiing tot 109 en zelfs 1010 cycli te evalueren in dagen in plaats van maanden of jaren. Gegevens voor 107 cycli kunnen worden verkregen in ongeveer tien minuten.
Live demonstratie metaalmoeheidstesten
In de namiddag werden de deelnemers rondgeleid door de labo’s. Naast een live test op de USF-2000 werd er ook gekeken naar de opbouw van de teststukken, analyse van de data en de selectie van poederstalen. Dat laatste is geen eenvoudige zaak: poeders kennen immers op geen twee plaatsen dezelfde samenstelling. Ook de opbouw van de teststukken voor de high-cycle fatigue test is geen sinecure: die moeten immers precies resoneren bij de aangegeven frequentie, en moeten daarom nauwkeurig aan bepaalde afmetingen en eigenschappen voldoen. Zo is het bijvoorbeeld nodig om precies de densiteit en hardheid van het geprinte stuk op voorhand te kennen om te weten te komen welke afmetingen het teststuk moet hebben. En net die parameters – hardheid en densiteit – zijn niet altijd eenvoudig te garanderen bij de geprinte stukken. Het maakt dat er aardig wat expertise – en eventueel enkele testcycli – nodig zijn om te komen tot sluitende resultaten. Maar de resultaten zijn dan ook uiterst precies en sneller te bekomen dan met andere technologieën.
Toekomstige bedrijfsbezoeken
De gevarieerde achtergrond van het 25-koppig publiek gaf aanleiding tot heel wat netwerken en uitwisseling van ideeën. Flam3D zoekt ook andere bedrijven of organisaties die interesse hebben in het organiseren van een bedrijfsbezoek en die een aanbod hebben dat interessant kan zijn voor een brede range van 3D-printbedrijven. Kandidaten kunnen zich bij de organisatie melden.
Kris Binon
Directeur Flam 3D
