Scheepsschroef uit de 3D-printer in gebruik

Scheepsschroef uit de 3D-printer in gebruik

/
‘s Werelds eerste met een 3D-printer gebouwde scheepsschroef…
Ultimaker lanceert Cura Connect voor optimaal beheer van 3D-printers

Ultimaker lanceert Cura Connect

/
Ultimaker, wereldwijd marktleider en producent van 3D-printers,…
TU Delft onderzoekers ontwikkelen zelfvouwende 3D-geprinte structuren

TU Delft onderzoekers ontwikkelen zelfvouwende 3D-geprinte structuren

/
Onderzoekers aan de TU Delft hebben met behulp van origami…
316L is een vorm van roestvrij staal die een hoge corrosiebestendigheid biedt in combinatie met een hoge ductiliteit - het vermogen van het materiaal om te buigen zonder te breken. Vanwege deze eigenschappen wordt het materiaal onder meer gebruikt om oliepijpleidingen, motoronderdelen en medische implantaten te maken. Wie dit materiaal echter sterker probeert te maken, vermindert hiermee doorgaans de ductiliteit van het materiaal. Onderzoekers zijn erin geslaagd deze barrière te overwinnen. Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben samen met onderzoekers van het Ames National Laboratory, de Georgia Tech University en de Oregon State University een methode gevonden om 316L met behulp van een 3D-printer te kunnen printen. Hierbij hebben zij per toeval ontdekt hoe zij 316L sterker kunnen maken, zonder in te leveren op ductiliteit. Betere prestaties “Om alle componenten die je probeert te printen bruikbaar te maken, moeten de eigenschappen van dit materiaal tenminste gelijk zijn aan die van materiaal gemaakt met traditionele metallurgie”, legt Morris Wang, een wetenschapper verbonden aan het LLNL, uit. “We zijn erin geslaagd in het lab echte componenten te 3D-printen in 316L roestvrij staal, en de prestaties van het materiaal waren zelfs beter dan die van materiaal gemaakt met de traditionele aanpak. Dat is een grote stap vooruit. Het maakt additieve productie erg aantrekkelijk en vult een groot gat op.” Opvallend is dat de onderzoekers eigenlijk niet zochten naar een manier om 316L sterker te maken. Zij wilden dit materiaal kunnen 3D-printen. Om dit mogelijk te maken moesten zij een belangrijke beperking overwinnen: de poreusheid van metalen onderdelen die ontstaat door het samensmelten van metaalpoeder tijdens het printproces. Deze poreusheid vermindert de duurzaamheid en sterkte van 3D-geprinte metalen onderdelen. Microstructuur manipuleren De onderzoekers hebben dit probleem uiteindelijk weten te overwinnen door de onderliggende microstructuur van het materiaal te manipuleren, waarbij de dichtheid van het materiaal is geoptimaliseerd. “De microstructuur die wij hebben ontwikkeld doorbreekt de traditionele sterkte-ductiliteit barrière”, aldus Wang. “Bij staal wil je het materiaal sterker maken, maar verlies je in essentie ductiliteit; je kunt niet beide hebben. Met 3D-printen zijn we echter in staat deze grens te verplaatsen voorbij het huidige kantelpunt.” Deze methode is ontdekt nadat de onderzoekers met behulp van twee Powder Bed Fusion (PBF) printers dunne platen van 316L roestvrij staal hadden geprint voor testdoeleinden. PBF is een proces waarbij een printbed wordt voorzien van een laag poeder, dat vervolgens op specifieke punten wordt uitgehard om laag voor laag een object op te bouwen. Vormen van PBF zijn onder meer direct metal laser sintering (DMLS), electron beam melting (EBM), selective heat sintering (SHS), selective laser melting (SLM) en selective laser sintering (SLS). Hogere sterkte én ductiliteit Tijdens deze testen ontdekten de onderzoekers dat zij de eigenschappen van het materiaal konden aanpassen door de microstructuur van het materiaal te manipuleren. Experimenten hiermee wezen uit dat het mogelijk is 316L met een hogere sterkte én een hogere ductiliteit te printen dan met metallurgie gerealiseerd kan worden. “De sleutel zat in het karakteriseren en onderzoeken van de eigenschappen die we kregen”, aldus Alex Hamza, eveneens een wetenschapper van de LLNL. “Indien je 316L additief produceert, creëert dit een interessant korrelstructuur die lijkt op glas-in-lood. De korrels zijn niet erg klein, maar de cellulaire structuren en andere afwijkingen binnen de korrels die doorgaans optreden bij lassen lijken de eigenschappen te bepalen. Dit was de ontdekking. Het was niet ons doel iets beters te ontwikkelen dan traditionele productiemethoden; het is simpelweg zo uitgepakt.” ‘Cellulaire structuur gedraagt zich als een filter’ “Vervorming van metaal wordt in belangrijke mate bepaald door de wijze waarop afwijkingen op nanoniveau bewegen en interactie hebben in het microstructuur”, legt Thomas Voisin, een postdoctoraal onderzoeker van LLNL, uit. “Interessant genoeg ontdekten we dat deze cellulaire structuur zich gedraagt als een filter, en sommige afwijkingen in staat stelt vrij te bewegen en hierdoor de noodzakelijk ductiliteit te leveren, terwijl anderen worden geblokkeerd om de sterkte te leveren. Door deze mechanismen te observeren en hun complexiteit te begrijpen kunnen we nu over nieuwe manieren denken om de mechanische eigenschappen van 3D-geprinte materialen te bepalen. Wang hoopt dat de ontdekking de omarming van 3D-printen als een methode om roestvrij stalen onderdelen te produceren zal versnellen. De onderzoekers stellen dat de methode onder meer interessant kan zijn voor het produceren van onderdelen voor de luchtvaart-, automotive- en olie- en gasindustrie. In deze sectoren is veel behoefte aan materialen die extreme krachten kunnen weerstaan in veeleisende omgevingen. Simulatiemodellen Op termijn hopen de onderzoekers high-performance computing - een techniek waarbij de rekenkracht van meerdere computers wordt gebundeld - in te kunnen zetten om de prestaties van roestvrij staal te kunnen voorspellen en valideren. Hierbij willen zij in simulatiemodellen de onderliggende microstructuur manipuleren om zo te ontdekken hoe zij de eigenschappen van staalsoorten verder kunnen optimaliseren, zoals de corrosiebestendigheid. Op termijn willen de onderzoekers deze methode ook op andere lichtgewicht legeringen toepassen.

3D-printen kan sterkte en ductiliteit van 316L roestvrij staal verhogen

/
316L is een vorm van roestvrij staal die een hoge corrosiebestendigheid…
Afwijkingen in 3D-geprinte objecten corrigeren tijdens het printproces

Afwijkingen in 3D-geprinte objecten corrigeren tijdens het printproces

/
Indien tijdens het 3D-printen van een product fouten optreden,…
3D-printen in oorlogsgebieden

3D-printen in oorlogsgebieden

/
Het klinkt eigenlijk heel simpel. In plaats van heel veel materialen…
Wetenschappers vinden methode voor 3D-printen hoogwaardig aluminium

Wetenschappers vinden methode voor 3D-printen hoogwaardig aluminium

/
Onderzoekers hebben een methode ontwikkeld waarmee het mogelijk…
Additive Industries opent vestiging in Verenigde Staten

Additive Industries opent vestiging in Verenigde Staten

/
Additive Industries gaat een vestiging openen in Camarillo…
Tweede plaats voor Additive Industries in Innovatietop 100

Tweede plaats voor Additive Industries in Innovatietop 100

/
Het Eindhovense 3D-metaalprintbedrijf Additive Industries heeft…
Scheepsschroef uit de 3D-printer goedgekeurd

Scheepsschroef uit de 3D-printer goedgekeurd

/
Scheepsbouwer Damen heeft ’s werelds allereerste 3D-geprinte…