Zie Nieuws

Hergebruik van metaalpoeder voor 3D-printen

Volgens UT-promovendus Laura Cordova Gonzalez kunnen metaalpoeders die worden gebruikt bij ‘additive manufacturing’ – hoe 3D printen in de industrie wordt genoemd – veilig worden hergebruikt. Dit maakt het mogelijk om afval te verminderen bij de productie van veel functionele onderdelen voor toepassing in de lucht- en ruimtevaart, de biomedische industrie, de energiesector en de auto-industrie.

Om te voorkomen dat voertuigen en andere machines stil komen te staan, maken de meeste bedrijven gebruik van een grote opslag van reserveonderdelen. Dit heeft veel ruimte nodig en niet alle opgeslagen onderdelen worden gebruikt. Door gebruik te maken van ‘additive manufacturing’, ook wel 3D-printen genoemd, is het niet meer nodig om reserveonderdelen op voorraad te hebben omdat ze geproduceerd kunnen worden wanneer ze nodig zijn.

Hergebruik van metaalpoeder

Slechts een kleine hoeveelheid van het metaalpoeder dat bij 3D-printen wordt gebruikt, wordt daadwerkelijk tot een onderdeel gesmolten. Na het drukken wordt het overtollige poeder uit het eindproduct verwijderd en eventueel opgeslagen voor later gebruik, maar er is te weinig bekend over de kwaliteit van dit poeder. Zowel het smelten als de opslag kan het poeder verontreinigen en de eigenschappen ervan veranderen, waardoor het onbetrouwbaar wordt. Hergebruik van het poeder is een risico dat de meeste bedrijven niet willen maken. "Bij de meeste kritische componenten, zoals in de luchtvaartindustrie, is het belangrijk dat de metaalpoeders, en dus de eindproducten, hun kwaliteit behouden en een hoge mate van herhaalbaarheid vertonen", zegt Cordova Gonzalez.

Figuur 1 Microporiën in delen gemaakt van ongebruikt ‘virgin’ poeder (a en b) en hergebruikt poeder (c en d)

Veranderde structuur

In haar proefschrift beschrijft Cordova Gonzalez een methode om metaalpoeder veilig te hergebruiken voor selectief lasersmelten. In haar onderzoek keek ze naar vier verschillende metaalpoeders die vaak worden gebruikt bij additive manufacturing. Al deze poeders hadden verschillende eigenschappen na een aantal cycli van hergebruik, zoals ze zegt: "Ma vier keer hergebruiken vertonen onderdelen gebouwd met hergebruikt poeder meer microporiën dan onderdelen gemaakt van nieuw poeder". De gewijzigde structuur (zie figuur 1) had echter geen effect op de mechanische eigenschappen bij statische belasting.

Nieuwe methode

Om de kwaliteit van het poeder te garanderen stelt Cordova Gonzalez een nieuwe methode voor om het poeder zowel te hergebruiken als op te slaan. Zij adviseert om het poeder te analyseren voor het eerste gebruik, na langdurige opslagperiodes en tussen de cycli door, afhankelijk van de benodigde betrouwbaarheid van het eindproduct. Om de kwaliteit van het gebruikte poeder te verhogen, kunnen fabrikanten het poeder zeven om te grote deeltjes te verwijderen of het poeder te vernieuwen door het te mengen met nieuw, ongebruikt poeder.

Meer informatie

Laura Cordova Gonzalez is geboren in Havana, Cuba. In 2015 begon zij als promovendus bij de vakgroep Mechanics of Solids, Surfaces and Systems (MS3) van de Faculteit ET, onder supervisie van prof. dr. ir. T. Tinga en dr. ir. T.C. Bor. Haar onderzoek maakt deel uit van het NWO-project "Sustainability Impact of New Technology on After sales Service supply chains (SINTAS)", een consortium van de Universiteit Twente, de Technische Universiteit Eindhoven, Additive Industries, Fokker Services, het Ministerie van Defensie, Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium, Thales Nederland en Dinalog. Voorafgaand aan haar openbare verdediging op donderdag 30 januari 2020 organiseert zij een gratis seminar over de 'Principles and Applications of Metal Additive Manufacturing'. Een digitale versie van haar proefschrift, getiteld 'Exploring the influence of powder properties and handling on the selective laser melting process', is aan te vragen.

K.W. Wesselink MSc (Kees)
Communicatiemedewerker (aanwezig ma-vr)