Slechts weinig samengestelde producten worden van één materiaal gemaakt. Daarom wordt op meerdere plaatsen in de wereld gewerkt aan multi-materiaal 3D printen. Op RapidPro 2019 presenteert professor Shoufeng Yang van de KU Leuven hoe de onderzoekers in Leuven en het Britse Southhampton dit denken te gaan doen. Op de eerste dag presenteren ook TNO, Brightlands Material Center en Océ hun oplossingen voor multi-materiaal 3D printen.

Multi-materiaal 3D printen: dat kan voor twee metaallegeringen worden gebruikt, maar ook combinaties van metalen en keramiek, of metalen en polymeren zijn denkbaar. Professor Shoufeng Yang is overtuigd dat dit de volgende generatie 3D printers gaat worden. “Veel componenten die we gebruiken zijn samengesteld uit meerdere materialen omdat géén materiaal goed genoeg is om aan alle eisen te voldoen.”

Shoufeng Yang

Professor Shoufeng Yang schetst actuele ontwikkelingen op RapidPro

Werkend prototype

Shoufeng Yang is zowel verbonden aan de KU Leuven als de universiteit van Southhampton. Hier staat een prototype van een multi-materiaal 3D printer. Lange tijd heeft Yang getwijfeld of het wel mogelijk wordt om multi-materiaal printer te bouwen. Nu denkt hij de oplossing te hebben gevonden in de manier waarop monniken zandschilderingen voor processies maken. Ze gebruiken een holle staaf waarin zand zit en een andere staaf om trillingen te veroorzaken. “Daarmee controleren we de flow van het zand.” Met koper en wolfraam haalt men op de experimentele machine snelheden van 10-15 mm per seconde, ze kunnen samenstelling in de laag veranderen en hebben geen crackvorming. Met lasers verbindt men de lagen, maar dat is niet perse nodig volgens hem. “Je kunt ook aan een elektronenstraal denken of een bindertechniek.” De machine kan per laag variëren van 100% mono-materiaal tot minimaal 6 procent van een tweede materiaal toegevoegd.

Bekijk hier een video hoe het materiaal door geluidsgolven wordt vrijgegeven vanuit de hopper.

Kwaliteitscontrole de grote uitdaging

Met de machine, voorzien van een 100W CO2 en een 500W fiber laser, kunnen in één onderdeel polymeer en keramiek en metaal gecombineerd worden. De technologie is nog niet marktrijp, gaf professor Yang meteen toe. “De uitdaging is de kwaliteitscontrole. De kwaliteit is nog niet consistent.”

De presentatie over multi-materiaal 3D printen is tijdens de eerste dag van RapidPro, woensdag 13 maart om 11.45 uur

Foto: enkele voorbeelden van werkstukken geprint met meerdere materialen. Hiervoor is DED-technologie gebruikt, in tegenstelling tot poederbedtechnologie waar de Leuvense onderzoekers aan werken.

Hier klikken