Gerichte energiedepositie (DED)

Gerichte energiedepositie (DED) is een geavanceerde additieve productietechniek die een revolutie teweegbrengt in de wereld van metaalbewerking. Of u nu een doorgewinterde ingenieur bent, een nieuwsgierige techneut of iemand die zich voor het eerst verdiept in 3D-printen, dit artikel leidt u door elk aspect van DED. Van de basis tot geavanceerde toepassingen, we behandelen het allemaal in een vriendelijke, conversationele stijl.

Overzicht van Directed Energy Deposition (DED)

Directed Energy Deposition is een proces waarbij materiaal, meestal metaalpoeder of draad, wordt gesmolten met behulp van een gerichte energiebron zoals een laser, elektronenbundel of plasmaboog. Dit gesmolten materiaal wordt dan precies daar neergelegd waar het nodig is, laag voor laag, om een driedimensionaal object op te bouwen. Zie het als een hightech lasproces, maar dan met extreme precisie en controle.

Soorten DED-systemen (Directed Energy Deposition)

DED-systemen kunnen aanzienlijk verschillen op basis van de gebruikte energiebron en het gebruikte materiaal. Hier volgt een overzicht:

Type	Energiebron	Materiaal	Sleuteleigenschappen
Laser-gebaseerde DED	Laser	Metaalpoeder/draad	Hoge precisie, uitstekende oppervlakteafwerking, veelzijdig
Elektronenbundel DED	Elektronenbundel	Metaalpoeder/draad	Hoge energie-efficiëntie, geschikt voor metalen met een hoog smeltpunt
Plasmaboog DED	Plasmaboog	Metaalpoeder/draad	Kosteneffectief, robuust, goed voor grote onderdelen

Elk type heeft zijn sterke en zwakke punten, waardoor ze geschikt zijn voor verschillende toepassingen. Systemen op basis van laser staan bijvoorbeeld bekend om hun precisie, waardoor ze ideaal zijn voor luchtvaartonderdelen, terwijl plasmaboogsystemen favoriet zijn vanwege hun kosteneffectiviteit bij het produceren van grote onderdelen.

Metaalpoeder-modellen voor gerichte energiedepositie

Het selecteren van het juiste metaalpoeder is cruciaal voor het succes van DED-processen. Hier zijn tien populaire metaalpoeders die worden gebruikt in DED, samen met hun beschrijvingen:

1. Inconel 718: Een nikkel-chroomlegering die bekend staat om zijn hoge sterkte en corrosiebestendigheid, ideaal voor de ruimtevaart en toepassingen bij hoge temperaturen.
2. Ti-6Al-4V (Titaan graad 5): Deze titaniumlegering staat bekend om zijn hoge sterkte-gewichtsverhouding en uitstekende corrosiebestendigheid en wordt vaak gebruikt in de ruimtevaart en biomedische toepassingen.
3. Roestvrij staal 316L: Een austenitisch roestvast staal met uitstekende corrosiebestendigheid en goede mechanische eigenschappen, vaak gebruikt in maritieme en medische toepassingen.
4. AlSi10Mg: Een aluminiumlegering met goede sterkte en thermische eigenschappen, veel gebruikt in de auto- en luchtvaartindustrie.
5. Kobalt-chroom (CoCr): Bekend om zijn hoge slijtvastheid en biocompatibiliteit, waardoor het perfect is voor tandheelkundige en orthopedische implantaten.
6. Gereedschapsstaal H13: Een warmbewerkt gereedschapsstaal met uitstekende taaiheid en hittebestendigheid, ideaal voor spuitgieten en extrusietoepassingen.
7. Koper (Cu): Biedt uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid en wordt gebruikt in elektrische componenten en warmtewisselaars.
8. Nikkellegering 625: Een op nikkel gebaseerde superlegering met hoge sterkte en weerstand tegen oxidatie en corrosie, geschikt voor chemische verwerking en scheepvaarttoepassingen.
9. Maragingstaal: Bekend om zijn hoge sterkte en taaiheid, veel gebruikt in de ruimtevaart en bij gereedschapstoepassingen.
10. Aluminium 7075: Een aluminiumlegering met hoge sterkte, vaak gebruikt in de ruimtevaart en militaire toepassingen.

Toepassingen van Gerichte energiedepositie (DED)

DED-technologie kent een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën. Hier volgt een overzicht van enkele van de meest voorkomende toepassingen:

Sollicitatie	Industrie	Voorbeelden
Lucht- en ruimtevaart	Lucht- en ruimtevaart	Turbinebladen, structurele onderdelen
Medisch	Biomedisch	Aangepaste implantaten, protheses
Automobiel	Automobiel	Motoronderdelen, prototype-onderdelen
Gereedschap	Productie	Mallen, matrijzen, gereedschapsopstellingen
Energie	Energie	Turbineonderdelen, warmtewisselaars
Marien	Marien	Propellers, structurele onderdelen
Verdediging	Verdediging	Onderdelen van bewapening, reparatie van militaire uitrusting

Specificaties en normen voor metaalpoeders in DED

Bij het selecteren van metaalpoeders voor DED is het essentieel om rekening te houden met verschillende specificaties en normen om kwaliteit en prestaties te garanderen. Hier zijn enkele belangrijke details:

Materiaal	Deeltjesgrootte	Puurheid	Normen
Inconel 718	15-45 µm	>99,9%	ASTM B637, AMS 5662
Ti-6Al-4V	15-45 µm	>99,5%	ASTM F2924, AMS 4998
Roestvrij staal 316L	15-45 µm	>99,5%	ASTM F3184, AMS 5653
AlSi10Mg	20-63 µm	>99,5%	EN 1706, ASTM B85
Kobalt-chroom (CoCr)	15-45 µm	>99,9%	ASTM F75, ISO 5832-4
Gereedschapsstaal H13	15-45 µm	>99,9%	ASTM A681, AMS 6487
Koper (Cu)	15-45 µm	>99,9%	ASTM B216, ISO 9208
Nikkellegering 625	15-45 µm	>99,9%	ASTM B443, AMS 5599
Maragingstaal	15-45 µm	>99,9%	AMS 6514, ASTM A538
Aluminium 7075	20-63 µm	>99,5%	ASTM B211, AMS 4045

Leveranciers en prijsinformatie voor metaalpoeders

Inzicht in de markt en prijsdetails is essentieel voor budgettering en planning. Hier volgt een vergelijking van enkele grote leveranciers en hun prijsinformatie voor verschillende metaalpoeders die in DED worden gebruikt:

Leverancier	Materiaal	Prijs/kg (USD)	Doorlooptijd	MOQ
Praxair oppervlaktetechniek	Inconel 718	$100	2-4 weken	10 kg
Timmerman technologie	Ti-6Al-4V	$120	3-5 weken	5 kg
Sandvik	Roestvrij staal 316L	$80	2-3 weken	10 kg
Hogenäs	AlSi10Mg	$70	2-4 weken	15 kg
Arcam AB	Kobalt-chroom (CoCr)	$200	4-6 weken	5 kg
GKN additief	Gereedschapsstaal H13	$90	2-3 weken	10 kg
Heraeus	Koper (Cu)	$150	3-4 weken	10 kg
VDM Metaal	Nikkellegering 625	$110	3-5 weken	5 kg
Aubert & Duval	Maragingstaal	$130	4-6 weken	5 kg
ECKA-korrels	Aluminium 7075	$60	2-3 weken	20 kg

Voordelen en beperkingen van Directed Energy Deposition (DED)

DED-technologie biedt talloze voordelen, maar heeft ook bepaalde beperkingen. Hier volgt een vergelijking:

Voordelen	Beperkingen
Hoge precisie en nauwkeurigheid	Hoge initiële installatiekosten
Mogelijkheid om materiaal te repareren en toe te voegen	Vakkundige operators vereist
Geschikt voor een breed scala aan materialen	Beperkt door onderdeelgrootte en complexiteit
Minder materiaalafval	Lagere productiesnelheden
Uitstekende mechanische eigenschappen	Vaak is nabewerking nodig
Veelzijdigheid in toepassingen	Hoog energieverbruik

Belangrijke parameters in Gerichte energiedepositie (DED)

Inzicht in de belangrijkste parameters bij DED is essentieel voor het optimaliseren van het proces. Hier zijn enkele kritieke factoren:

Parameter	Beschrijving
Laserkracht	Bepaalt de energie-input en beïnvloedt het smelten
Scansnelheid	Beïnvloedt de laagkwaliteit en bouwtijd
Laagdikte	Beïnvloedt oppervlakteafwerking en mechanische eigenschappen
Poeder Toevoersnelheid	Regelt de neersmeltsnelheid van het materiaal
Afschermgasstroom	Beschermt het smeltbad tegen oxidatie

Veelgestelde vragen

1. Wat is Directed Energy Deposition (DED)?

DED is een 3D printproces dat gebruik maakt van gerichte energiebronnen, zoals lasers, elektronenbundels of plasmabogen, om basismateriaal te smelten en op een substraat te deponeren. Met dit proces kunnen complexe geometrieën worden gemaakt, bestaande onderdelen worden gerepareerd en additieve productie worden toegepast.

2. Wat zijn de gebruikelijke soorten energiebronnen die in DED worden gebruikt?

Gangbare energiebronnen voor DED zijn onder andere:

• Laser: Lichtbundels met hoge intensiteit gericht op het smelten van de grondstof.
• Elektronenbundel: Hoog-energetische elektronen worden gebruikt om de grondstof in een vacuümomgeving te smelten.
• Plasmaboog: Een plasmaboog op hoge temperatuur die wordt gebruikt om materiaal te smelten en af te zetten.

3. Welke soorten materialen kunnen gebruikt worden in DED?

DED kan verschillende materialen gebruiken, waaronder:

• Metalen: Staal, titanium, aluminium, nikkellegeringen enz.
• Metaalmatrixcomposieten: Metalen versterkt met keramische deeltjes of vezels.
• Bepaalde keramiek: Voor gespecialiseerde toepassingen.

4. Wat zijn de typische toepassingen van DED?

DED wordt gebruikt in verschillende toepassingen, zoals:

• Reparatie en onderhoud: Herstellen van versleten of beschadigde onderdelen in industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, auto's en energie.
• Productie van onderdelen op maat: Complexe componenten op maat maken voor verschillende industrieën.
• Prototypen: Nieuwe ontwerpen en producten ontwikkelen.
• Gereedschap: Gereedschap en matrijzen produceren of repareren.

5. Welke industrieën profiteren het meest van DED-technologie?

Sectoren die profiteren van DED zijn onder andere:

• Lucht- en ruimtevaart: Voor reparatie en productie van onderdelen.
• Automobiel: Voor onderdelenproductie en -reparatie.
• Energie: Reparatie van turbinebladen en andere kritieke onderdelen.
• Medisch: Implantaten en protheses op maat.

ken meer 3D-printprocessen