3D-printen in de industrie kan duurzamer door hergebruik van metaalpoeders. Deze vondst vermindert afval bij de productie van veel functionele onderdelen voor toepassing in onder meer de lucht- en ruimtevaart.
Het is een bevinding van Laura Cordova Gonzalez van de Universiteit Twente. De Cubaanse verdedigde 30 januari haar thesis bij de promotie. Ze heeft ‘additive manufacturing’ -zoals 3D printen in de industrie wordt genoemd- onderzocht op het gebruik van metaalpoeders.
Behalve de lucht- en ruimtevaart maken ok de biomedische industrie, de energiesector en de auto-industrie gebruik van ‘additive manufacturing’. Bedrijven in die sectoren willen niet dat voertuigen en andere machines op non-actief komen te staan. Uit voorzorg hebben ze meestal daarom een grote opslag van reserveonderdelen. Dat vergt veel ruimte en niet al die bewaarde spullen worden gebruikt. In plaats daarvan wordt vaak gewerkt met 3D-printen. De reserveonderdelen hoeven dan niet op voorraad aanwezig te zijn, maar kunnen worden gemaakt als dat nodig is.
Bij dat 3D-printen is metaalpoeder nodig, maar slechts een kleine hoeveelheid ervan wordt daadwerkelijk gesmolten tot een onderdeel. Na het drukken wordt overbodig poeder verwijderd en eventueel opgeslagen, in principe om later weer te gebruiken. Dit gebeurt echter niet omdat de kwaliteit ervan wordt gewantrouwd. Het smelten en de opslag van metaalpoeder kan dit verontreinigen en de eigenschappen ervan veranderen. Denk aan contact met vocht in de lucht. De meeste bedrijven durven het risico van hergebruik niet aan.
Hoge eisen luchtvaartindustrie
Cordova Gonzalez wijst bijvoorbeeld op de luchtvaartindustrie waar vanwege hoge kwaliteitseisen aan materiaal wordt gekozen voor veiligheid. „Bij de meeste kritische componenten is het belangrijk dat de metaalpoeders, en dus de eindproducten, hun kwaliteit behouden en een hoge mate van herhaalbaarheid vertonen.”
Nu is er een methode ontdekt om de veiligheid van metaalpoeders bij hergebruik te waarborgen. Cordova Gonzalez beschrijft dit voor selectief lasersmelten.
In haar onderzoek bestudeerde ze vier metaalpoeders. Die poeders veranderden inderdaad van eigenschap na enkele keren opnieuw te zijn gebruikt. Maar de gewijzigde structuur had geen effect op de mechanische eigenschappen bij statische belasting.
Cordova Gonzalez stelt een nieuwe methode voor om de kwaliteit van het poeder te garanderen. Zij adviseert om het poeder diverse keren te analyseren: voor het eerste gebruik, na langdurige opslagperiodes en tussen de cycli door, afhankelijk van de benodigde betrouwbaarheid van het eindproduct. Ter verhoging van de kwaliteit van het gebruikte poeder kunnen fabrikanten het poeder zeven om te grote deeltjes te verwijderen of het poeder vernieuwen door het te mengen met nieuw, ongebruikt poeder.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
