Laser Additive Manufacturing (LAM)

Overzicht van Laser Additive Manufacturing (LAM)

Laser Additive Manufacturing (LAM) is een revolutionaire technologie op het gebied van metaalbewerking. Het maakt gebruik van een krachtige laser om metaalpoeders samen te smelten tot ingewikkelde en precieze onderdelen. Dit proces, ook wel bekend als 3D-printen, transformeert industrieën door de creatie van complexe geometrieën mogelijk te maken die vroeger onmogelijk of zeer kostbaar waren om te produceren met traditionele productiemethoden.

LAM onderscheidt zich door het vermogen om onderdelen te produceren met uitzonderlijke sterkte, lichtgewicht structuren en minimaal afval. Het is een game-changer voor industrieën als de lucht- en ruimtevaart, de auto-industrie en de gezondheidszorg, waar de vraag naar hoogwaardige materialen en op maat gemaakte onderdelen steeds toeneemt.

Soorten en samenstelling van metaalpoeders in LAM

Een van de kritieke elementen in LAM is het gebruikte metaalpoeder. De keuze van het poeder heeft een grote invloed op de eigenschappen, kwaliteit en prestaties van het eindproduct. Hier volgt een gedetailleerde blik op enkele specifieke metaalpoedermodellen:

Metaalpoeder	Samenstelling	Eigenschappen	Kenmerken
Ti6Al4V (titaniumlegering)	90% Titanium, 6% Aluminium, 4% Vanadium	Hoge sterkte, lichtgewicht	Uitstekende corrosiebestendigheid, biocompatibel
316L roestvrij staal	17% chroom, 12% nikkel, 2% molybdeen, ijzer	Hoge ductiliteit, corrosiebestendigheid	Niet-magnetisch, gemakkelijk te lassen
Inconel 718	Nikkel, chroom, ijzer, niobium	Weerstand tegen hoge temperaturen	Uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen
AlSi10Mg (aluminiumlegering)	89% Aluminium, 10% Silicium, 1% Magnesium	Lichtgewicht, goede thermische geleidbaarheid	Goede lasbaarheid, hoge vermoeiingssterkte
CoCr (kobalt-chroomlegering)	Kobalt, chroom	Slijtvast, hoge sterkte	Biocompatibel, uitstekende corrosiebestendigheid
Maragingstaal (18Ni300)	18% Nikkel, 12% Kobalt, 4% Molybdeen	Hoge sterkte, taaiheid	Goede dimensionale stabiliteit, lasbaar
Koper	Zuiver Koper	Uitstekende elektrische geleidbaarheid	Goede thermische geleidbaarheid, antibacteriële eigenschappen
H13 Gereedschapsstaal	IJzer, 5% Chroom, 1% Molybdeen, 1% Vanadium	Hoge taaiheid, hittebestendigheid	Goede slijtvastheid, hoge hardbaarheid
Ni625 (nikkellegering)	58% Nikkel, 21% Chroom, 9% Molybdeen	Hoge corrosiebestendigheid, sterkte	Goede lasbaarheid, oxidatiebestendigheid
Bronzen	Koper, 12% Tin	Goede slijtvastheid, lage wrijving	Uitstekende bewerkbaarheid, corrosiebestendigheid

Toepassingen van Laser Additive Manufacturing (LAM)

De veelzijdigheid van LAM maakt het geschikt voor een breed scala aan toepassingen in verschillende industrieën. Hier zijn enkele van de belangrijkste toepassingen:

Industrie	Sollicitatie	Beschrijving
Lucht- en ruimtevaart	Motoronderdelen, structurele onderdelen	Lichtgewicht, sterke onderdelen met complexe geometrieën
Automobiel	Aangepaste onderdelen, lichtgewicht componenten	Hoogwaardige onderdelen die het gewicht van het voertuig verlagen en de efficiëntie verbeteren
Medisch	Implantaten, protheses, chirurgisch gereedschap	Aangepaste, biocompatibele hulpmiddelen die de resultaten voor de patiënt verbeteren
Energie	Turbinebladen, warmtewisselaars	Duurzame, hittebestendige componenten voor energiesystemen
Gereedschap	Mallen, matrijzen, mallen	Precisiegereedschappen die productieprocessen verbeteren
Elektronica	Koellichamen, connectoren	Efficiënt thermisch beheer en nauwkeurige elektronische componenten
Juwelen	Aangepaste ontwerpen, ingewikkelde patronen	Zeer gedetailleerde, op maat gemaakte sieraden
Verdediging	Lichtgewicht pantser, wapenonderdelen	Sterke, duurzame onderdelen voor defensietoepassingen
Architectuur	Structurele onderdelen, artistieke elementen	Unieke, complexe ontwerpen voor moderne architectuurprojecten
Consumentenproducten	Aangepaste goederen, ingewikkelde ontwerpen	Gepersonaliseerde producten met ingewikkelde details

Specificaties, maten, kwaliteiten en normen van metaalpoeders

Elk metaalpoeder dat in LAM wordt gebruikt, moet voldoen aan specifieke normen en specificaties om optimale prestaties en kwaliteit te garanderen. Hier volgt een uitgebreide blik op deze aspecten:

Metaalpoeder	Deeltjesgrootte	Cijfer	Standaard
Ti6Al4V	15-45 µm	Niveau 5	ASTM B348, ISO 5832-3
316L roestvrij staal	15-45 µm	Kwaliteit 316L	ASTM A240, ISO 5832-1
Inconel 718	15-53 µm	Rang 718	AMS 5662, ASTM B637
AlSi10Mg	20-63 µm	Rang 10Mg	ISO 3522, EN 1706
CoCr	10-45 µm	F75, F799	ASTM F75, ISO 5832-4
Maragingstaal 18Ni300	15-45 µm	Rang 300	AMS 6514, ASTM A538
Koper	20-45 µm	OFHC	ASTM F68, ISO 197-1
H13 Gereedschapsstaal	15-45 µm	H13	ASTM A681, DIN 1.2344
Ni625	15-53 µm	Rang 625	AMS 5666, ASTM B446
Bronzen	20-45 µm	C90700	ASTM B427, SAE J461

Leveranciers en prijsinformatie van metaalpoeders

De prijs en beschikbaarheid van metaalpoeders kan variëren afhankelijk van de leverancier en de specifieke vereisten van het LAM-proces. Hier is een lijst van enkele leveranciers en een overzicht van de prijsdetails:

Leverancier	Metaalpoeder	Prijs per kilo	Beschikbaarheid
Hogenäs	Ti6Al4V	$300	Wereldwijd
Timmerman additief	316L roestvrij staal	$200	Wereldwijd
LPW-technologie	Inconel 718	$400	Wereldwijd
AP&C	AlSi10Mg	$150	Wereldwijd
Sandvik	CoCr	$350	Wereldwijd
GKN Hoeganaes	Maragingstaal 18Ni300	$250	Wereldwijd
Tekna	Koper	$100	Wereldwijd
Renishaw	H13 Gereedschapsstaal	$200	Wereldwijd
Oerlikon	Ni625	$450	Wereldwijd
Erasteel	Bronzen	$180	Wereldwijd

Voor- en nadelen van verschillende metaalpoeders vergelijken

Inzicht in de voordelen en beperkingen van verschillende metaalpoeders is cruciaal voor het kiezen van het juiste materiaal voor specifieke toepassingen in LAM. Hier volgt een vergelijkend overzicht:

Metaalpoeder	Voordelen	Nadelen
Ti6Al4V	Hoge sterkte-gewichtsverhouding, corrosieweerstand	Duur, vereist zorgvuldige behandeling tijdens verwerking
316L roestvrij staal	Corrosiebestendig, goede vervormbaarheid	Lagere sterkte in vergelijking met sommige andere legeringen
Inconel 718	Uitstekende prestaties bij hoge temperaturen	Hoge kosten, moeilijk te bewerken
AlSi10Mg	Lichtgewicht, goede thermische eigenschappen	Lagere sterkte vergeleken met staallegeringen
CoCr	Biocompatibel, hoge slijtvastheid	Duur, moeilijk te verwerken
Maragingstaal 18Ni300	Hoge sterkte, taaiheid	Warmtebehandeling na verwerking vereist
Koper	Uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid	Oxideert gemakkelijk, niet zo sterk als andere metalen
H13 Gereedschapsstaal	Hoge taaiheid, hittebestendigheid	Vereist warmtebehandeling, kan moeilijk te bewerken zijn
Ni625	Hoge sterkte en corrosiebestendigheid	Zeer duur, moeilijk te verwerken
Bronzen	Goede bewerkbaarheid, slijtvastheid	Minder sterk, kan duurder zijn dan staal

Voordelen van Laser Additive Manufacturing (LAM)

Additive Manufacturing met behulp van laser biedt verschillende belangrijke voordelen waardoor het in verschillende industrieën de voorkeur geniet:

1. Ontwerpvrijheid: Met LAM kunnen complexe geometrieën worden gemaakt die met traditionele methoden onmogelijk of zeer kostbaar zijn. Dit opent nieuwe mogelijkheden in productontwerp en innovatie.
2. Materiaalefficiëntie: LAM gebruikt alleen de benodigde hoeveelheid materiaal, wat afval vermindert en kosten bespaart. Dit is vooral gunstig voor dure materialen zoals titanium en nikkellegeringen.
3. Maatwerk: Het maakt de productie mogelijk van op maat gemaakte onderdelen die voldoen aan specifieke eisen, zoals medische implantaten die perfect passen in de anatomie van een patiënt.
4. Snelheid: LAM kan de tijd van ontwerp tot productie aanzienlijk verkorten, waardoor de productontwikkeling en de time-to-market worden versneld.
5. Kracht en duurzaamheid: Onderdelen die met LAM zijn gemaakt, hebben vaak superieure mechanische eigenschappen, zoals een hogere sterkte en een betere weerstand tegen vermoeiing, in vergelijking met onderdelen die met traditionele productiemethoden zijn gemaakt.

Nadelen van Laser Additive Manufacturing (LAM)

Ondanks de vele voordelen heeft LAM ook enkele beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden:

1. Hoge kosten: De initiële investering in LAM-apparatuur en -materialen kan aanzienlijk zijn, wat onbetaalbaar kan zijn voor kleine bedrijven.
2. Materiële beperkingen: Niet alle materialen zijn geschikt voor LAM en het gamma beschikbare poeders kan beperkt zijn.
3. Oppervlakteafwerking: Onderdelen die geproduceerd zijn met LAM kunnen extra nabewerking nodig hebben om de gewenste oppervlakteafwerking en precisie te bereiken.
4. Groottebeperkingen: Het bouwvolume van LAM-machines kan beperkt zijn, waardoor het een uitdaging is om zeer grote onderdelen te maken.
5. Complexiteit in proces: LAM vereist een hoog niveau van expertise en zorgvuldige controle van procesparameters om kwaliteit en consistentie te garanderen.

FAQ

Vraag	Antwoord
Wat is Laser Additive Manufacturing (LAM)?	LAM is een 3D printtechnologie die gebruik maakt van een krachtige laser om metaalpoeders samen te smelten tot precieze, complexe onderdelen.
Welke materialen kunnen gebruikt worden in LAM?	Verschillende metaalpoeders zoals titaanlegeringen, roestvast staal, nikkellegeringen, aluminiumlegeringen, kobalt-chroom, koper en gereedschapsstaal kunnen worden gebruikt in LAM.
Wat zijn de voordelen van LAM ten opzichte van traditionele productie?	LAM biedt ontwerpvrijheid, materiaalefficiëntie, maatwerk, snelheid en superieure mechanische eigenschappen, waardoor het ideaal is voor complexe en hoogwaardige onderdelen.
Wat zijn de gebruikelijke toepassingen van LAM?	LAM wordt gebruikt in de ruimtevaart, automobielindustrie, medische sector, energiesector, gereedschapmakerijen, elektronica, juwelen, defensie, architectuur en consumentenproducten voor diverse hoogwaardige onderdelen.
Wat zijn de beperkingen van LAM?	LAM kan duur zijn, heeft materiaalbeperkingen, kan nabewerking vereisen voor de oppervlakteafwerking, heeft beperkingen qua grootte en vereist een hoog expertiseniveau.
Hoe verbetert LAM de materiaalefficiëntie?	LAM gebruikt alleen de benodigde hoeveelheid materiaal om een onderdeel te maken, wat afval vermindert en kosten bespaart, vooral voor dure materialen.
Welke sectoren profiteren het meest van LAM?	Industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de medische sector en de energiesector hebben veel baat bij LAM omdat er onderdelen mee kunnen worden gemaakt die hoge prestaties leveren en op maat zijn gemaakt.
Is LAM geschikt voor grootschalige productie?	LAM is ideaal voor kleine tot middelgrote productieruns, vooral voor complexe en op maat gemaakte onderdelen, maar het kan beperkt zijn voor zeer grootschalige productie.
Wat is het kostenbereik voor metaalpoeders die in LAM worden gebruikt?	De kosten van metaalpoeders variëren sterk, van ongeveer $100 per kg voor gewone materialen zoals koper tot meer dan $450 per kg voor gespecialiseerde legeringen zoals Ni625.
Hoe zorgt LAM voor de kwaliteit en consistentie van onderdelen?	LAM vereist een zorgvuldige controle van de procesparameters, metaalpoeders van hoge kwaliteit en soms nabewerking om de kwaliteit en consistentie van de producten te garanderen.

Conclusie

Laser Additive Manufacturing (LAM) betekent een grote sprong voorwaarts op het gebied van metaalbewerking. Met de mogelijkheid om complexe geometrieën te produceren, afval te verminderen en superieure materiaaleigenschappen te bieden, transformeert LAM industrieën en verlegt het de grenzen van wat mogelijk is in productie. Naarmate de technologie vordert en toegankelijker wordt, zullen de toepassingen alleen maar toenemen, waardoor LAM een integraal onderdeel wordt van de toekomst van de productie.

ken meer 3D-printprocessen