Laserlassen van 3D prints

Titanium metaalprints

Niemand zal ontkennen dat 3D metaalprinten een erg innovatieve productietechniek is. Echter, elke techniek in de maakindustrie heeft voordelen maar ook beperkingen . Eén van de beperkingen van 3D metaalprinten is de beperkte bouwoppervlakte. Gemiddelde afmetingen van een printplaat uit een 3D metaalprinter zijn om en bij de 250mm x 250mm x 400mm.

Combinatie 3D printen en laserlassen

Door 3D metaal geprinte onderdelen nadien te verbinden door middel van laserlassen is het mogelijk om grotere stukken te ontwikkelen. Hierbij wordt voornamelijk gewerkt met titanium-legeringen aangezien titanium uitstekend lasbaar is. Daarnaast heeft titanium ook een laag soortelijk gewicht en is het materiaal resistent tegen corrosie.

Wanneer kiezen voor combinatie 3D metal printing en laserlassen?

• Indien component groter is dan bouwoppervlak van 3D printer
• Wanneer 3D metaalgeprinte stukken gecombineerd worden met andere metaalonderdelen (bv. conventioneel geproduceerde onderdelen)
• Wanneer het niet mogelijk is om de component in één keer te printen
  • Een onderdeel met verschillende aansluitingen of functionaliteiten kan niet altijd in één keer geprint worden. Er dient rekening gehouden te worden met factoren zoals bouwrichtingen, bereikbaarheid voor nabewerking…

Onderzoeksproject ESA

Door het innovatieve karakter van deze hybride productiemethode werd Raytech uitgenodigd om het proces in kader van een onderzoeksproject verder te ontwikkelen. Hiervoor werkte Raytech samen met andere productie-en onderzoekspartners (Sirris, ESA, Verhaert…). Dankzij de gebundelde kennis van de partners werden uitstekende lasresultaten bekomen.

Aandachtspunten en beïnvloedende factoren

Bij het laserlassen van titanium metaalprints moeten aangepaste lasparameters gebruikt worden. Het juist instellen van vermogen, pulslengte, frequentie en lassnelheid is de eerste stap om een drukbestendige, gasdichte en stevige las te bekomen. De hoeveelheid energie wordt bepaald door het samenspel van vermogen en de pulslengte terwijl de lasoverlap bepaald wordt door de frequentie en lassnelheid.

Aandachtspunten:

• Laszones dienen fijn afgewerkt te worden
  • Aangezien er gewerkt wordt zonder toevoegmateriaal is het belangrijk om uitstekend contact te hebben tussen de twee te lassen onderdelen. Er mag géén luchtspleet tussen de stukken aanwezig zijn. Aangezien 3D metaalgeprinte stukken na het printen nog altijd wat oneffenheden vertonen aan het oppervlakte dienen de stukken voor het lassen fijn na bewerkt te worden. Dit betekent dat de zone waarin gelast moet worden afgewerkt moet worden door middel van stralen, trommelen of CNC-verspanen.
• Porositeit
  • Door het aan elkaar smelten van metaalpoeder, wat eigenlijk microscopisch ongelijkmatige kleine bolletjes zijn, ontstaat een volledig massieve structuur. De densiteit van een geprint metaal onderdeel is dan ook voor 99,9% te vergelijken met een conventioneel stuk.
    Toch kunnen aan de randen van een 3D geprint stuk ruwheid en porositeit optreden. Dit is te verklaren door de onregelmatigheid van het smeltbad van het printpoeder. Dit is eigen aan het 3D metaalprintproces volgens de DMLS methode. Nabewerking is dus vereist om deze zones te kunnen lassen.
• But of lap joints?
• Continue of pulserend?
• Shielding gas?

Meer informatie omtrent het (micro) laserlassen van 3D prints kan bekomen worden door contact op te nemen met Dhr. Mestdagh Hendrik.