5 typer prosesser for 3D-printing i metall og materialene de bruker

3D-printing i metall, eller additiv produksjon, har forandret produksjons- og prototypingbransjen ved å gjøre det mulig å lage komplekse metalldeler med høy ytelse. I motsetning til tradisjonelle metoder, der materiale skjæres bort, bygger 3D-printing i metall delene opp lag for lag, noe som gir høyere presisjon og større designfrihet. Med mange ulike prosesser for 3D-printing i metall tilgjengelig kan bedrifter nå produsere metalldeler og komponenter som er skreddersydd for bransjer fra luft- og romfart til bilindustri. I denne artikkelen ser vi på fem vanlige typer prosesser for 3D-printing i metall og materialene som brukes i hver av dem.

1. Selektiv lasersmelting (SLM)

Selektiv lasersmelting er blant de mest populære metodene innen 3D-printing i metall. En kraftig laser smelter metallpulver og bygger den ferdige delen lag for lag. SLM gir svært detaljerte og sterke deler med imponerende mekanisk ytelse.

Materialer: Mange metaller, blant annet titanlegeringer, rustfritt stål, aluminium og Inconel, brukes vanligvis med SLM. Disse metallpulverne har et enestående forhold mellom styrke og vekt kombinert med høy temperaturbestandighet, og egner seg derfor ideelt for luft- og romfart og bilindustri.

SLM egner seg best for kundespesifikk 3D-printing i metall, fordi metoden gjør det mulig å produsere komplekse geometrier som ville vært for vanskelige eller umulige å lage med konvensjonelle produksjonsmetoder. Trenger du spesialtilpassede deler, er SLM derfor en attraktiv løsning, fordi den minimerer verktøykostnadene og forkorter tiden det tar å bringe produkter på markedet.

2. Elektronstrålesmelting (EBM)

EBM, eller elektronstrålesmelting, er en pulverbedfusjonsmetode som ligner på SLM, men der metallpulveret smeltes med en elektronstråle i stedet for en laser. Prosessen brukes hovedsakelig til produksjon av deler for luft- og romfart, medisinsk sektor og forsvar, siden den gjør det mulig å lage tette deler med høy ytelse.

Materialer: EBM brukes typisk for titanlegeringer som Ti-6Al-4V, som foretrekkes på grunn av styrke, lav vekt og biokompatibilitet. Metoden kan derfor være særlig nyttig ved kundespesifikk maskinering av deler der titan trengs på grunn av sine spesielle egenskaper. Deler laget med elektronstråle får høy tetthet og er fri for oksidasjon, noe som gir økt styrke fordi den høyenergetiske elektronstrålen arbeider i vakuum. Mindre restspenninger, som er svært viktig i tungindustrien, er en annen fordel ved produksjon med EBM.

3. Direkte energideponering (DED)

Direkte energideponering (DED) er en form for 3D-printing i metall der metallråstoff smeltes på et underlag ved hjelp av en fokusert energikilde, som en laser eller en elektronstråle. Prosessen regnes som svært fleksibel, og deler kan derfor tilpasses, repareres eller modifiseres i stor grad.

Materialer: En rekke materialer kan bearbeides med DED, blant annet rustfritt stål, titanlegeringer, Inconel og kobolt-krom-legeringer. Disse materialene velges ofte på grunn av korrosjons- og varmebestandighet og mekaniske egenskaper.

DED brukes dessuten ofte til kundespesifikk bearbeiding, siden metoden tilfører materiale til eksisterende komponenter for reparasjoner og/eller designendringer, uten at hele delen må produseres på nytt.

4. Binder jetting

Binder jetting er en 3D-printprosess for metall der et flytende bindemiddel legges selektivt på metallpulver for å lage en del. Når hele delen er printet, sintres den i en ovn slik at metallpartiklene smelter sammen til en solid struktur. Metoden brukes vanligvis til små og mellomstore produksjonsserier.

Materialer: Noen av de vanligste materialene for binder jetting er rustfritt stål, kobber og verktøystål, og materialvalget styres svært ofte av behovet for mindre belastede, men sterke og holdbare komponenter under høye belastninger.

En av fordelene med binder jetting i tjenester for 3D-printing i metall er for eksempel muligheten til å printe deler med komplekse geometrier. Dermed slipper bedrifter det tungvinte arbeidet med å få laget kundespesifikke deler til små prototypeserier eller lave produksjonsvolumer.

5. Metallekstrudering (Fused Deposition Modeling for metall)

Metallekstrudering, eller Fused Deposition Modeling (FDM) for metall, fungerer som vanlig FDM for plast, bortsett fra at det brukes metallfilamenter i stedet for termoplastfilamenter. Filamentene er en blanding av metallpulver og bindemidler og ekstruderes lag for lag gjennom en oppvarmet dyse for å danne den ønskede delen.

Materialer: Metallekstrudering kan brukes med ulike materialer, som rustfritt stål, bronse og aluminium. Materialene er ofte et kompromiss mellom kravene til delen (styrke, duktilitet og kostnad). Kundespesifikk 3D-printing i metall for små serier eller for deler som skal etterbehandles, er vanlig med denne metoden. Metallekstrudering egner seg også for storskala produksjon, noe som gjør den til et fleksibelt valg for bedrifter som tilbyr 3D-printing i metall.

Konklusjon

Selv om SLM, EBM, DED, binder jetting og metallekstrudering alle bearbeider metaller for 3D-printing, har hver av dem sine unike fordeler ut fra materialegenskaper, delenes kompleksitet og sluttbruken. Skal du produsere kundespesifikke maskinerte deler til bruksområder innen luft- og romfart, bilindustri eller medisinsk teknologi, har det vist seg at 3D-printing i metall nå kan gi den fleksibiliteten og høye presisjonen som forventes av moderne produksjon. Kontakt oss for å finne riktig metode og materiale for 3D-printing og produsere deler med høy ytelse til akkurat ditt bruksområde.