Met SLEDM 3D metaalprinter materiaaleigenschappen sturen
Professor Franz Haas legt voordelen LED-technologie uit
De Universiteit van het Oostenrijkse Graz verwacht binnen één tot twee jaar de eerste LED 3D metaalprinter bij klanten te kunnen testen, de zogenaamde SLEDM 3D printer. Naast het 3D printen van medische implantaten in ziekenhuizen, ziet professor Franz Haas ook een toepassing in de productie van stacks voor brandstofcellen. Dat zegt hij in een interview met Jakajima TV.
Het Institute of Production Engineering van Graz University of Technology verraste onlangs met een 3D metaalprinter die LED als energiebron gebruikt. Bij metaalprinten is dat bijzonder; net zoals het ‘omgekeerde’ concept waarbij de belichting van de poederlaag niet van bovenaf gebeurt maar van onderop. In een interview met Jakajima TV gaat professor Haas, die het instituut leidt, dieper in op het concept en op de eerste resultaten.
LED’s, elektrostatische lading en variabele focusdiameter
In het eerste prototype van de SLEDM 3D printer (Selective LED Metal Printing) werkt men met het licht van 160 LED’s, die afzonderlijk geschakeld kunnen worden. Daarnaast stuurt men het proces met de focus van het belichtingoptiek, dat on the fly versteld kan worden. De derde parameter is het gebruik van elektrostatische lading om selectief poeder te deponeren op de glasplaat. Afhankelijk van het werkstuk en of men sneller wil printen of nauwkeuriger, kan men deze drie zaken gelijktijdig inzetten of afzonderlijk. Het focusgebied ligt boven de glasplaat, namelijk tussen de nieuwe laag poeder en het werkstuk, dat voorverwarmd is. Het poeder smelt dus in inert gas op het werkstuk.
Voordelen van LED
Behalve dat de LED-technologie aanzienlijk goedkoper is dan bijvoorbeeld laser, de energiebron in de klassieke SLM-machine, zit er nog een tweede voordeel aan de LED’s. Doordat er bij poederbedprinten met lasers de temperatuur in het werkstuk snel daalt naarmate men meer lagen opbouwt, krijgt het materiaal andere eigenschappen. Dit kan leiden tot lokaal harder materiaal.
Materiaaleigenschappen sturen
“Wij kunnen de invloed van de LED’s ook gebruiken om de metallurgische eigenschappen te beïnvloeden”, legt professor Franz Haas uit. Dit is momenteel wel nog een punt waaraan de Oostenrijkse onderzoekers werken om dit te verfijnen en ook qua design en besturing te regelen. “We stemmen het temperatuurverloop af op de eigenschappen die het werkstuk uiteindelijk nodig heeft. Daardoor ontstaat er een veel gelijkmatiger oppervlak en een werkstuk met meer stabiele eigenschappen.” Men wil dit met Kunstmatige Intelligentie oplossen. De eerste vergelijking tussen een 600W LED-array en een laser- en elektronenstraalbron, toont dat men goede eigenschappen print én de kosten lager uitvallen.
Custom fit printers voor massaproductie
Dat laatste komt volgens Frans Haas doordat men een variabele meltpool heeft doordat men de focusdiameter on the fly kan wijzigen, er heel weinig support geprint hoeft te worden en er geen poeder verwijderd hoeft te worden, omdat men het product bij elke laag iets omhoog beweegt. “Wij denken dat hierdoor de technologie goed is voor massaproductie.” Ook wil men post processing integreren.
Nog dit jaar start-up oprichten
Dat wil de universiteit testen met en of twee pilotklanten. Professor Haas verwacht nog dit jaar een start-up op te richten die samen met de eerste klanten de eerste serie 3D printers gaat bouwen. “We willen custom fit printers bouwen, afgestemd op de toepassing. Daarom zoeken we partners.” Hij ziet deze in zowel de medische industrie alsook in tooling en elektromobiliteit, bijvoorbeeld stacks voor brandstofcellen. In deze stacks wil men dunne kanalen printen. Hiervoor wil men in de toekomst eventueel hoog vermogen LED’s gebruiken. Voor medische toepassingen denken de onderzoekers onder meer aan het printen met biomagnesium, een biocompatible materiaal dat eventueel oplost in het lichaam.
Je kunt hier het volledige interview met professor Franz Haas zien.
