BegrippenSoort begrip: VakbegripAdditive manufacturing (3D-printen)
Wat is additive manufacturing?
Additive manufacturing maakt een onderdeel door materiaal laag voor laag op te bouwen vanuit een 3D-model, in plaats van het weg te nemen zoals bij verspanen.
Op de vloer heet het meestal 3D-printen. Kenmerkend is dat materiaal op basis van 3D-modelgegevens wordt samengevoegd; laag voor laag is daarbij de gangbare, niet de enige werkwijze. Het staat tegenover verspanen, dat materiaal wegneemt, en tegenover vormgevende processen zoals gieten en smeden. Het omvat kunststof en metaal, prototypes en eindproducten. De begrippennorm ISO/ASTM 52900 gebruikt deze term en deelt de processen in zeven categorieën in.
Welke processen vallen onder additive manufacturing?
Voor metaal zijn twee families gangbaar. Bij poederbedfusie smelt een laser- of elektronenbundel een dunne poederlaag plaatselijk, laag na laag; het deel groeit op een bouwplaat en heeft meestal steunen nodig onder overhangende vlakken. Bij gerichte energiedepositie voert een kop metaaldraad of poeder toe en smelt dat op een bestaand deel of substraat; zo bouw je sneller op, maar grover. Daarnaast zijn er onder meer materiaalextrusie en vatfotopolymerisatie, vooral voor kunststof, en binder jetting, dat ook voor metalen delen en zandvormen wordt gebruikt. Maatnauwkeurigheid, ruwheid en materiaaleigenschappen hangen af van proces, machine, laagdikte, oriëntatie in de bouwkamer en warmtebehandeling. Door grote temperatuurgradiënten en snelle afkoeling blijven vaak restspanningen achter, die vervorming geven bij het losnemen van de bouwplaat of bij het nabewerken.
Hoe werkt additive manufacturing in de praktijk?
Een geprint metalen deel is meestal een uitgangsvorm, geen eindmaat. Passingen, afdichtvlakken, boringen met tolerantie en schroefdraad worden vaak nabewerkt; het overige oppervlak blijft vaak zoals geprint of gestraald. Bij poederbedfusie komen er stappen bij die een gefreesd deel niet heeft: spanningsarm gloeien op de bouwplaat, het deel van de plaat zagen of vonken, steunen verwijderen, en een opspanning op een vrije vorm, vaak met een eigen mal of meegeprinte spanblokjes en een nulpunt dat per stuk getast wordt. Of printen goedkoper is dan verspanen uit het volle, hangt af van vorm, aantal, materiaal en die nabewerking; inwendige kanalen en vormen die niet te frezen zijn, verschuiven de afweging.
Waarmee wordt additive manufacturing vaak verward?
Additive manufacturing is geen rapid prototyping: prototyping is een toepassing, printen één manier om er te komen, en geprinte delen worden ook als eindproduct gebruikt. Het is ook niet hetzelfde als het nabewerken van printdelen: dat is de verspanende stap die na het printen volgt.
Veelgestelde vragen
Moet een metalen 3D-printdeel nog gefreesd worden?
Meestal wel, op de vlakken met een functie: passingen, boringen met tolerantie, afdichtvlakken en schroefdraad. Welke vlakken zoals geprint mogen blijven, volgt uit de tekening en uit wat het printproces aan maat en ruwheid haalt.
Is 3D-printen goedkoper dan frezen?
Dat hangt af van vorm, aantal en materiaal. Een prismatisch deel met een paar kamers is uit het volle vaak goedkoper. Printen kan winnen bij inwendige kanalen, roosterstructuren en vormen die niet te frezen zijn, mits je de nabewerking meerekent.
Welke metalen kun je 3D-printen?
Gangbaar zijn onder meer roestvast staal zoals 316L, titanium Ti-6Al-4V, aluminium-siliciumlegeringen, nikkellegeringen en gereedschapsstaal. Hoe het deel zich daarna laat verspanen, hangt af van legering, printproces en warmtebehandeling.
Hoe span je een 3D-geprint onderdeel op?
Met een mal die de vrije vorm volgt, of op spanblokjes die in het ontwerp zijn meegeprint en later weggefreesd worden. Het nulpunt tast je meestal op het deel zelf af, omdat de geprinte vorm van het model kan afwijken.