Nieuws

Hardmetalen gereedschap uit 3D-printer

Voorverwarmen van het poederbed met near-infrared vermindert spanningen in het geprinte onderdeel aanzienlijk (foto: Fraunhofer ILT).

Wolfraamcarbide met kobalt zou zeer geschikt zijn om verspanende gereedschappen 3D te printen. Het is namelijk sterk, slijtvast en kan goed tegen hoge temperaturen. Nu nog worden verspanende gereedschappen met dit materiaal gesinterd. Additive manufacturing als productiemethode biedt meer mogelijkheden bij koelstructuren. Nieuw project ‘AM by WC-Co’ gaat die mogelijkheden onderzoeken.

Voor verspanende gereedschappen blijkt wolfraamcarbine met kobalt een zeer geschikt materiaal. Het nieuwe Duitse onderzoeksproject ‘Additive Manufacturing of Tungsten Carbide Cobalt (AM by WC-Co) onderzoekt nu of dit materiaal ook in poedervorm gebruikt kan worden om gereedschappen 3D te printen. Dat meldt Fraunhofer ILT.

Gereedschappen van wolfraamcarbine met kobalt konden tot nu toe alleen worden vervaardigd door ze te sinteren. Nadeel is dat deze manier van productie beperkend is voor de vorm van het gereedschap. Zo is de vorming van complexe koelstructuren vrijwel onmogelijk met sinteren.

Additieve productie met laserpoederbed biedt veel meer ontwerpvrijheid. Met AM worden complexe koelgeometrieën wel mogelijk. 

Sterke punten uitbuiten

Om de sterke punten ten opzichte van conventionele methoden uit te buiten, gaat een groep onderzoekers binnen project AM by WC-Co kijken naar een zorgvuldige selectie van materialen en procesparameters.

Het team omvat onderzoekers van het Institut für Werkstoffanwendungen im Maschinenbau IWM en het Werkzeugmaschinenlabors WZL van de RWTH Aachen University evenals Fraunhofer ILT (Institut für Lasertechnik)

Groot probleem bij het poederbedproces is altijd de temperatuurverdeling in het opgebouwde werkstuk. Op de laserspot wordt het metaalpoeder gesmolten, waarna het snel afkoelt. 

Conventionele systemen hebben een verwarmde bodemplaat om het koelproces te vertragen. Bij hoogsmeltende materialen en grote werkstukken is dit echter niet voldoende en ontstaan er spanningen en soms zelfs scheuren in het geprinte onderdeel.

Near-infrared

Experts van Fraunhofer ILT hebben in samenwerking met adphos Innovative Technologies GmbH een systeem ontwikkeld waarbij een near-infrared (NIR) emitter het component van bovenaf verwarmt. 

Met maximaal 12 kW bereikt deze NIR-straler temperaturen tot 800 °C in het onderdeel. In het project “AM by WC-Co” moet deze technologie worden gebruikt voor de verwerking van wolfraamcarbide met kobalt.

De volledige procesroute, van poedermaterialen via het AM-proces tot aan de nabewerking en het testen wordt onderzocht. De wetenschappers willen de materialen en processen kwalificeren die conventionele sinterprocessen kunnen vervangen. 

Langere standtijden

Deze hardmetalen gereedschappen moeten met AM een hardheid halen die vergelijkbaar is met die van conventioneel geproduceerde gereedschappen, maar door de ingebouwde koelstructuren moeten ze langere standtijden halen.

Dit zou vooral effect moeten hebben als bijvoorbeeld met materialen als titanium wordt gewerkt. Bovendien kan het systeem met de NIR-spots voor poederbedverwarming de weg effenen voor de verwerking van verdere vuurvaste legeringen.

Project AM by WC-Co is 1 oktober gestart en heeft een looptijd van 30 maanden. Het wordt gefinancierd door de vereniging Otto von Guericke.

De onderzoekers presenteren het project tijdens formnext 2019 in Frankfurt.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven