Enschede
28 apr. 2016
3 minuten
Kennisinstelling LAC, het Nederlands Instituut voor Lastechniek (NIL) en de Universiteit Twente zijn op zoek naar geïnteresseerde bedrijven die willen gaan samenwerken aan de ontwikkeling van het WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) proces. Het WAAM-proces is een lasproces waarmee 3D-modellen met lasrobots in diverse materiaalsoorten ‘geprint’ kunnen worden.
Deze oproep doet Jeroen Wevers, projectleider bij LAC. Er is geen deadline voor het aanmelden, bij voldoende deelname gaan ze van start. Met de betrokken partners wordt overlegd hoe ze het project gaan inrichten. Wevers geeft hierna uitleg over de voordelen, de eventueel te gebruiken technieken en de uitvoering van het WAAM-project.
Vormvrijheden
Volgens Wevers zijn op dit moment poederbedprocessen met al haar beperkingen de standaard, wanneer het gaat om het 3D-printen van metalen onderdelen. Door de unieke vormvrijheden van WAAM, en de mogelijkheid om in kleine series en enkel stuks met hoge snelheden te produceren is WAAM een aantrekkelijke en aanvullende technologie. In combinatie met de specifieke sterkte en stijfheid van metaal kan de technologie een aantrekkelijk alternatief zijn voor CNC-frezen, gieten of vonkverspanen. Waar meer conventionele metaalbewerkingstechnieken hun beperking hebben, geeft het WAAM 3D-metaalprinten nagenoeg onbegrensde mogelijkheden wat betreft ontwerp.
Voordelen
De projectleider noemt een aantal voordelen van het WAAM. Zo kan WAAM een vervanger zijn voor het verspanen van (grotere) producten waarmee direct een gewichtsbesparing en afvalvermindering van dure grondstoffen gerealiseerd wordt. De te printen afmetingen zijn veel groter dan mogelijk bij poederbedprocessen. Het te printen volume (cm3 per uur) is het grootste van alle 3D-printtechnieken voor metalen. Ook is het WAAM proces volgens Wevers vele malen sneller dan alle 3D-poederbedprocessen. Het toevoegmateriaal (als dat lasdraad is) is veel goedkoper dan voor poederbedprocessen.
WAAM kan de assemblage van complexe producten reduceren die op conventionele wijze eerder uit meerdere componenten opgebouwd dienden te worden. Het proces kan een vervanger zijn voor gieten van enkelstuks, klein serie productie of prototypebouw. Ook kan het een oplossing zijn voor het produceren van moeilijk of niet meer verkrijgbare onderdelen.
WAAM-technologie
Wire Arc Additive Manufacturing kan verdeeld worden in drie groepen, dit is afhankelijk van welke energiebron gebruikt wordt. Dat kan een lasbron voor booglassen met een toevoegdraad zijn (zoals MIG/MAG of TIG lassen). Ook kan als energiebron een laserbron zijn voor inzet van laseroplassen met een extern aangevoerde draad of een laserbron voor inzet van cladden met een aangevoerd toevoegpoeder of elektronenbundel (EB) voor oplassen met een toevoegdraad.
Elk type energiebron die bij het WAAM-proces wordt ingezet heeft zijn voor-, en nadelen en dienen tegen elkaar afgewogen te worden op basis van efficiëntie, energieverbruik, oppervlakteruwheid, gebruik van materiaalsoort en de uiteindelijke mechanische eigenschappen van het product.
Uitvoer
De uitvoer van het WAAM-proces geschied volgens Wevers met behulp van een industriële robot die een groot bereik heeft en waarmee een hoge repeteernauwkeurigheid is te behalen die steeds aan dezelfde toleranties voldoet. De productietijd wordt ten opzichte van het poederbedproces verkort, waardoor de kosten laag zijn. De voordelen bij het handelen van het proces zijn met een industriële robot in verhouding grote producten mogelijk ten opzichte van het huidige kleinschalig 3D-printen. Met de robot zijn hogere productiesnelheden, een constante repeteernauwkeurigheid en een hoge inschakelduur te verwezenlijken. Ook is het proces veilig in verband met lasrook en straling. Met de robot is het eenvoudig offline te programmeren op basis van een 3D-model. Het is een relatief goedkope oplossing en tot slot zijn veel bedrijven in de metaalverwerkende industrie al in het bezit van een lasrobot.
Projectdoelstelling
Bedrijven die willen gaan starten met 3D-WAAM staan voor een aantal uitdagingen. Zo is het volgens Wevers nog niet bekend welke kwaliteit en materiaaleigenschappen behaald kunnen worden. Een foutloze reproduceerbaarheid moet nog worden bewezen. Verder zegt de LAC-projectleider dat voor het produceren van kwalitatief goede producten een juiste combinatie van instelbare parameters essentieel is. Deze zijn nog niet bekend.
Wevers weet ook dat een onderdeel na het WAAM-proces meestal nog niet gereed is. Er is veelal nog een warmtebehandeling nodig om restspanningen te reduceren, draagstructuren moeten worden verwijderd, en de oppervlakteruwheid is soms te hoog. Het WAAM-proces zal in verband met de oppervlakteruwheid veelal gecombineerd moeten worden met verspaning.
LAC, NIL en de Universiteit Twente zoeken om deze uitdagingen aan te gaan partners om in een samenwerking de benodigde bouwstenen te realiseren waarmee metalen producten voor veeleisende toepassingen met een marktconforme prijs en met een constante kwaliteit geproduceerd kunnen gaan worden.
Bedrijven die willen deelnemen aan dit WAAM-project kunnen een e-mail met contactgegevens sturen naar hofmeijer@nil.nl