Technology

Gemakkelijk 3D metaalprinten

Lay3rs en AMPC agent voor Fusion Factory, debinden en sinteren metaalfilament

Lay3rs en AMPC Solutions zijn agent geworden voor het Duitse Xerion Berlin Laboratories, de fabrikant van Fusion Factory. Hierin zijn zowel een debindingstation als een sinteroven geïntegreerd. Met de Fusion Factory kunnen bedrijven die metaalprinten met filament de twee laatste, cruciale stappen in het proces, in eigen huis doen.


Albert Falck (Lay3rs) is enthousiast over het 3D printen met metaalfilamenten, zoals Ultrafuse 316L van BASF en de metaalfilamenten van bijvoorbeeld Virtual Foundry. “Metaal printen op een FDM printer, dat is de toekomst omdat het laagdrempelig is”, zegt Albert Falck. Wat tot nog toe ontbreekt, is systeem waarmee de bedrijven zelf het bindmiddel uit het geprinte werkstuk halen en het daarna sinteren, zodat het een hoge dichtheid krijgt.  Daarom heeft hij als Lay3rs het agentschap voor ovenbouwer Xerion binnengehaald. Inmiddels heeft het Duitse bedrijf ook het agentschap voor de Benelux toegekend aan AMPC Solutions, waarin Albert samen met Arno Gramsma industriële printfarmoplossingen voor 3D printen ontwikkelt. Albert: “AMPC kan als neutrale agent samenwerken met andere resellers die deze oplossing aan hun klanten willen aanbieden.”

Met Xerion Fusion Factory debinden en sinteren bedrijven in eigen huis

De virtuele handshake op het agentschap van Lay3rs / AMPC Solutions en Xerion: van links naar rechts Markus Ortloff, Albert Falck en Arno Gramsma.

NLR gebruikt Xerion systeem

Het NLR in Marknesse beschikt sinds midden 2019 over de Fusion Factory Compact van Xerion, een geïntegreerd systeem waarin ruimte is voor een desktop FFF printer, het katalytisch debindingstation en een sinteroven. Deze laatste twee worden vanuit dezelfde Siemens besturing aangestuurd. “Dat past precies in onze visie om metaalprinten breder toegankelijk te maken”, zegt Arno Gramsma aan. Het systeem is ontwikkeld door Xerion Berlin Laboratories, een Duitse fabrikant van industriële sinterovens die al meer dan 20 jaar ervaring heeft. Wie op dit moment met metaalfilament print, kan gebruik maken van de service die BASF voor Ultrafuse aanbiedt. In de prijs zitten de kosten van het debinden en sinteren van een beperkt aantal prints inbegrepen. Het betekent wel dat de geprinte onderdelen naar BASF gestuurd moeten worden. Dat concept sluit niet aan op waar additive manufacturing voor staat, vindt Marcus Ortloff, hoofd marketing bij het Berlijnse bedrijf. “De reden waarom bedrijven met een FFF printer werken, is dat ze de onderdelen on-demand willen produceren. Vandaag printen, morgen over het onderdeel beschikken. Bij Ultrafuse moet je het geprinte deel naar BASF sturen om te sinteren. Dat matcht niet met het idee achter 3D printen. Wij willen de bestaande procesketen versnellen.” En dat doet Xerion door met de Fusion Factory bedrijven een oplossing aan te reiken om de tweede en derde stap in het 3D metaalprinten met filament, in eigen huis te doen.

Met het sinterprofiel kunnen we de poriën gericht sturen. Dat schept nieuwe toepassingsmogelijkheden

Open systeem

De Fusion Factory is een volledig open systeem in de zin dat het niks uit maakt welk merk FFF printer gebruikt wordt noch welk filament, want naast BASF zijn er ondertussen meer aanbieders van dergelijk materiaal. Marcus Ortloff denkt dat de markt veel groter is dan menigeen momenteel denkt. “Metaalprinten gaat hiermee sneller en gemakkelijker.” Hoe gemakkelijk of moeilijk is echter het sinteren? Het gebruikte temperatuurprofiel bepaalt mede de mechanische eigenschappen van het werkstuk na het sinteren. Marcus Ortloff verwijst hiervoor in eerste instantie naar de specificaties van de filamentproducent. De ervaringen bij het ontwikkelteam in Berlijn zijn dat de standaard instellingen die BASF meegeeft, voor de meeste toepassingen goed zijn. “Sinteren is geen rocket science. Ik denk dat elke ingenieur dit wel kan doen.” Hij wijst daarnaast op de jarenlange ervaring die BASF heeft opgebouwd met MIM-materialen, die in feite de basis vormen voor het metaalfilament. Die expertise is nu beschikbaar voor wie met Ultrafuse wil gaan metaalprinten. “BASF heeft als chemiebedrijf de ervaring met materialen en met debinding. Wij hebben de ervaring met industriële sinterovens.” Ortloff bestempelt het geheel dan ook als een ecosysteem voor metaalprinten met FFF printers. In de toekomst zullen er nog andere filamentproducenten aan toegevoegd worden, zoals Virtual Foundry waar Lay3rs en AMPC al ervaring mee hebben opgedaan. “Deze markt gaat groeien als er meer aanbieders van filament komen.” En dan kan Fusion Factory voor onafhankelijkheid zorgen, benadrukt hij.”

Ook keramiek sinteren

Een tweede reden die Fusion Factory interessant maakt, is het feit dat het systeem eveneens geschikt is voor het sinteren van keramiek. Weliswaar kunnen metaal en keramiek nog niet in één print gecombineerd worden, maar er zijn wel materialen die qua sinterprofiel dichtbij elkaar liggen en dus gecombineerd kunnen worden in de oven. Keramische printstukken liggen dan naast de metalen printstukken in de sinteroven.

Koper 3D printen

Ook koper kan op deze manier al geprint worden, bijvoorbeeld in warmtewisselaars. Puur koper, 99,8 procent, benadrukt Ortloff. “Wil je dat met een SLM-printer verwerken, dan kun je alleen de groene laser gebruiken. Nu hebben we filament waarmee je puur koperen producten kunt printen.” Albert Falck en Arno Gramsma hebben zelf al het koper filament van Virtual Foundry getest. In het innovatieproject Addcat worden op een Ultimaker met koperfilament katalysatoren geprint. Bij Xerion verwacht men veel van dit materiaal, bijvoorbeeld voor het printen van warmtewisselaars. Ten opzichte van de poederbed gebaseerde metaalprinters biedt dit als voordeel dat er geen los poeder uit interne holtes verwijderd hoeft te worden. “We kunnen dus volledig gesloten onderdelen printen.” Wat ook kan, is een poreus werkstuk printen waarbij de porositeit gebruikt wordt om het onderdeel de juiste eigenschappen voor de toepassing mee te geven. “Met het debinding en sinterproces kunnen we de grootte van de poriën in het werkstuk zelf sturen. Normaal gesproken zoekt men de maximale sintertemperatuur op om een zo hoog mogelijke dichtheid te halen. Bij toepassingen waarin poriën juist belangrijk zijn, gaat men op een lagere temperatuur sinteren.”

Complete oplossing

Op welke toepassingen richt AMPC Solutions zich met deze technologie? Want vergeleken met de FFF printer is het systeem niet goedkoop. Een compleet Fusion Factory systeem, dat de sintercapaciteit levert voor de productie van gemiddeld vijf FFF printers, kost nog altijd ruim € 140.000. Daar bovenop komen nog eens de variabele kosten van het sinteren, momenteel rond de € 40 per kilogram. “Afhankelijk van de opstelling heb je voor minder dan € 200.000 een compleet systeem om overnight met meerdere printers metalen onderdelen te printen, die binnen 48 uur beschikbaar zijn”, zegt Albert Falck. De snelheid van een compleet proces in huis biedt volgens hem veel potentieel, voor ontwikkelaars maar ook voor de maakbedrijven. Marcus Ortloff denkt dat elke AM-technologie zijn eigen toepassingen zal vinden. “Soms zal een laser poederbedsysteem de betere oplossing zijn; een andere keer FFF. In sommige gebieden zal er een overlapping zijn. Maar ik denk niet dat er veel applicaties zijn waarvoor meerdere AM technieken zinvol zijn.”

Applicaties

De belangrijke USP’s van metaalprinten met filament blijven volgens hem het feit dat de technologie relatief eenvoudig is, je geen dure laser nog hebt en er geen complexe handling van poeders bij komt kijken. Daar bovenop komt de in zijn ogen lagere investeringen. “Bovendien kan FDM printen terugvallen op 30 jaar ervaring.”

Back to top button
Gratis e-mailnieuwsbrief en kwartaalmagazine

Gratis e-mailnieuwsbrief en kwartaalmagazine

Schrijf je hier in voor de wekelijkse e-mailnieuwsbrief. Je ontvangt dan tevens vier keer per jaar het magazine, digitaal of print. 

You have Successfully Subscribed!