Technology

Multi Material Jetting: metaal en keramiek in één werkstuk 3D printen

Onderzoekers van het Fraunhofer IKTS hebben een multi materiaal 3D printer ontwikkeld. Hiermee kunnen verschillende materialen in één werkstuk worden gecombineerd, zoals metaal en keramiek. Een van de eerste toepassingen is een 3D geprinte keramisch ontsteking voor een satellietaandrijfsysteem. De elektrisch geleidende componenten en de isolatiematerialen zijn in één keer meegeprint met de behuizing.


De onderzoekers van het Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden presenteren hun Multi Material Jetting 3D printer eerdaags tijdens de AM Ceramics meets Ceramitec Conference, die zoals zoveel evenementen dit jaar online plaatsvindt. De vinding van de Duitse onderzoekers betekent een doorbraak voor additive manufacturing, omdat Multi Material Jetting het 3D printen van complexe onderdelen, bestaande uit meerdere materialen, dichterbij brengt.

Thermoplastische binder de verbindende factor in multi materiaal 3D printer

De gemeenschappelijke deler van de materialen die geschikt zijn voor het systeem, is een thermoplastische binder. Het materiaal zelf kan metaal zijn, maar ook keramiek. ”We kunnen tot nog toe vier verschillende materialen tot één product samenvoegen:, zegt Uwe Scheithauer, wetenschapper bij het IKTS. Het proces start met een homogene verdeling van het poedervormig materiaal in een thermoplastische substantie die als binder fungeert. Deze pasta-achtige substantie wordt verdeeld over de vier mikrodoseerunits, waarin de substantie wordt verwarmd tot 100 graden C. Bij die temperatuur laat het materiaal zich precies doseren in de vorm van druppels van 300 tot 1000 µm. Het doseersysteem deponeert computergestuurd zeer nauwkeurig de druppels. Druppel voor druppel wordt het werkstuk zo opgebouwd. Met 1000 druppels en een snelheid van 60 mm per seconde. De laagdikte zit tussen de 100 en 200 µm. De maximale werkstukafmetingen zijn 20 bij 20 bij 18 centimeter. “Het onderscheidende is de afzonderlijke dosering van metaal- of keramische substanties. Deze nauwkeurige dosering zorgt ervoor dat het product na het sinteren de gewenste eigenschappen en functies krijgt”, legt Uwe Scheithauer verder uit.

Precisie dosering reduceert de noodzaak van naslijpen van metalen componenten

De losse druppels smelten tijdens het sinteren samen.

Eerste toepassingen in ruimtevaart en luxury goods

Een van de eerste toepassingen waarbij de Fraunhofer IKTS onderzoekers Multi Material Jetting hebben ingezet, is het printen van een ontsteking voor een aandrijving voor een satelliet. Keramiek is hiervoor ideaal, omdat het materiaal bestand is tegen de extreem hoge temperaturen. De ontsteking wordt in één keer geprint, inclusief de delen die elektrisch geleidend moeten zijn of juist isolerend. Met drie doseersystemen laat zich dit complexe onderdeel voor de ruimtevaart printen met het Multi Material Jetting systeem. Supportmateriaal wordt tijdens het sinteren verwijderd. Een mogelijke toepassing in een consumentenproduct is een horlogekast met twee kleuren keramiek. De MMJ printtechnologie kan ook gebruikt worden om mono-materiaal werkstukken te printen, bijvoorbeeld hardmetaal. Uwe Scheithauer: “Doordat de microdoseersystemen heel precies doseren, komen we met printen zeer dichtbij de eindmaat en moet er, in tegenstelling tot bij andere processen, amper nog nageslepen worden. Dat is bij hardmetaal een groot voordeel.”

Valideren voor industriële inzet

De MMJ printtechniek functioneert en is schaalbaar. De onderzoekers gaan de multi materiaal 3D printer nu valideren voor industriële toepassingen. Naast de printtechnologie hebben de onderzoekers ook al de software ontwikkeld, evenals de procesbewaking en automatisering. Wie interesse heeft kan op 16 en 17 september de presentatie volgen via de website van de AM Ceramics meets Ceramitec Conference.

Back to top button

Gratis abonnement op nieuwsbrief en kwartaal magazine

Schrijf je in voor onze wekelijkse e-mail nieuwsbrief, je ontvangt dan tevens elk kwartaal 3D Print magazine, in print of pdf.

 

Kijk hier en lees wat je mag verwachten

You have Successfully Subscribed!