Nieuw project: Optimalisering van de dragers in additive manufacturing

Een samenwerkingsproject tussen HELMo-Gramme en Sirris heeft als doel het genereren van steunstructuren of dragers (supports) voor additive manufacturing voor metaal te optimaliseren om de productie betrouwbaarder te maken en de kosten ervan te verlagen. 

Op enkele jaren tijd heeft 3D-printing een zeer belangrijke plaats ingenomen in de productie van metalen componenten. Er zijn echter nog technische belemmeringen die de productiekosten de hoogte injagen en anderzijds de mogelijkheden van de gereedschappen verminderen. 

Om laag per laag te kunnen produceren, is het belangrijk dat een werkstuk op het bouwplatform met steunstructuren vastgezet is. 

Deze steunstructuren hebben twee functies: enerzijds de onderdelen op hun plaats houden tijdens het uitspreiden van een nieuwe laag, en anderzijds het afvoeren van de warmte die door het productieproces wordt in gebracht met de laser. Zij zijn complex en beïnvloeden sterk de prijs, de uitvoerbaarheid en de kwaliteit van het product. Het aanmaken van de steunstructuren vertraagt het printproces en verbruikt materie. Na de bouw moeten zij nog verwijderd worden, wat eindafwerking nodig maakt en eventueel sporen achterlaat op het oppervlak. Een deugdelijk ontwerp van de steunstructuren is dus primordiaal. 

Er bestaan automatisch gegenereerde steunstructuren, maar deze houden geen rekening met het gebruikte materiaal, de bouwtechnologie en het uit te voeren werkstuk. Deze parameters, naast nog enkele andere, zijn echter fundamenteel om een optimaal resultaat te kunnen bekomen.

Breuk van de steunstructuren ten gevolge van interne spanningen (Thales Alenia Space – door Sirris) 

Een 'First Haute Ecole' project met een looptijd van 2 jaar van het CRIG (Centre de Recherche des Instituts Groupés binnen de HELMo-groep) en Sirris samen is van start gegaan om dit probleem te onderzoeken. 

Doelstelling van het OSAM-project zal erin bestaan nieuwe oplossingen te bekijken en uit te testen om de huidige steunstructuren te optimaliseren en zo een betere productie met additive manufacturing te verkrijgen. 

De best uitgewerkte techniek van AM Metaal is laser beam melting (LBM). De optimalisering heeft betrekking op meerdere parameters:

  • het soort werkstuk (dunwandig, rasterwerk, massieve stukken, …)
  • de positie ervan in de fabricagebak (afstand tot de rand van het plateau, hoek ten overstaan van het draagvlak, hoogte van de steunen, …)
  • het type steunen, dragers, ... (palen, roosters, muren, bomen, …)
  • de automatisch aangemaakte gereedschappen (software - Marcam, Magics, …)
  • de fabricageparameters (laservermogen, snelheid van scannen, …)
  • verbinding tussen de dragers en het plateau en de dragers en het werkstuk (soort verbinding, breedte, …)

 

David Reuter, David.Reuter@sirris.be