Aluminiumlegeringen hebben de voordelen van hoge sterkte, corrosieweerstand en sterke recyclebaarheid, en worden beschouwd als ideale materialen voor lichtgewicht auto's. Fabrikanten hebben 3D-printen plus aluminiumlegeringen gebruikt om speciale onderdelen te ontwikkelen, waaronder complexe geometrieën en conforme koelkanalen. Vanwege de lage economische voordelen is deze technologie echter niet veel gebruikt in de autoproductie, en het gieten en openen van vormen is nog steeds de belangrijkste productiemethode. Hoe de hoge kosten van 3D-printen op te lossen en echt te promoten tot massaproductie, is een kans en uitdaging voor 3D-printbedrijven.
Alloy Enterprises, een startup voor 3D-printen, heeft een nieuw 3D-printproces ontwikkeld dat is ontworpen om aluminiumonderdelen met een hoog rendement en een hoge dichtheid te leveren, waardoor fabrikanten kunnen opschalen van prototyping naar massaproductie. Dit selectieve diffusie-bindingsproces, ontworpen voor aluminium, maakt gebruik van eigen vlokaluminium als grondstof, in plaats van poeder. Het is duidelijk dat dit nieuwe proces in staat zal zijn om de productieschaal uit te breiden, de kosten te verlagen en de veiligheid en het gebruiksgemak te verbeteren; tegelijkertijd zal het 3D-printen helpen om een bredere toepassing te krijgen in verticale sectoren zoals de auto-industrie en de industrie, en uiteindelijk traditionele gietstukken zoals gietmachines vervangen.
Op weg naar massaproductie is het materiaal de sleutel
Selectieve diffusiebinding is een op vellen gebaseerd proces dat een soort gelaagde solide fabricage is. Wat de materialen betreft, vond het bedrijf geen nieuwe productiemethode uit om hun nieuwe aluminiumgrondstof te produceren, maar verkreeg het door hetzelfde aluminiumwalsproces te gebruiken dat wordt gebruikt voor aluminiumfolie en frisdrankblikjes. Er wordt gezegd dat de kosten 1/25 van het aluminiumpoeder zijn. Naast de kosten elimineert het niet gebruiken van poeder ook stappen zoals bakken, zeven en ontpoederen. Gewalst aluminium heeft niet de gevaren die inherent zijn aan metaalpoeders, het proces vereist geen beschermende uitrusting zoals gasmaskers of speciale opslag, en er is geen risico op materiaalexplosie.
2 machines werken samen, knippen en lijmen
Selectieve diffusiebinding gebruikt 2 machines. De eerste, de Construct-machine, gebruikt een laser om de omtrek van een onderdeel te snijden en de platen te stapelen, en brengt vervolgens een remmer aan op bepaalde delen van het materiaal om steunen te vormen. Tegelijkertijd kan de machine ook elke laag scannen en inspecteren om de productkwaliteit te waarborgen en het succespercentage van het afdrukken te verbeteren.
Zodra deze voltooid zijn, verplaatst de operator het onderdeel naar de Bond-machine. In deze machine ondergaan de onderdelen een diffusieverbindingsproces om vellen materiaal aan elkaar te smelten, met uitzondering van de met inhibitoren gecoate gebieden. Bij het diffusiebindingsproces worden de vellen tot één stuk materiaal gestapeld, vervolgens wordt het dragermateriaal verwijderd en met warmte behandeld om het laatste onderdeel te verkrijgen.
Net als bij conventioneel gieten, kan secundaire afwerking worden gedaan door CNC, maar 3D-printen kan complexe geometrieën en conforme koelkanalen produceren in vergelijking met gieten. Bovendien, geproduceerd met zeer sterke aluminiumlegeringen (zoals 6061), zijn de mechanische eigenschappen superieur aan traditionele gegoten onderdelen en is de benodigde tijd korter.
Om de echte economische massaproductie van metaal 3D-printen te realiseren, zijn meer nieuwe technologieën nodig. We verwachten ook soortgelijke innovaties van binnenlandse ondernemingen, die de toekomstige 3D-printmarkt voor meer verrassingen zullen brengen.