Metaalafzetting met laser (LMD) is een geavanceerde technologie die een revolutie teweegbrengt in de productie- en reparatie-industrie. Stel je voor dat je metalen onderdelen kunt bouwen of repareren met uiterste precisie, laag voor laag, met behulp van een laser. Klinkt futuristisch, toch? Nou, het is niet alleen de toekomst; het gebeurt nu. Laten we eens diep in deze fascinerende technologie duiken.
Overzicht van LMD (Laser Metal Deposition)
Laser Metal Deposition (LMD), ook bekend als Direct Metal Deposition (DMD), is een additief productieproces waarbij een krachtige laser wordt gebruikt om metaalpoeder of -draad te smelten terwijl het op een substraat wordt afgezet. Deze technologie is cruciaal bij het maken van complexe geometrieën, het repareren van hoogwaardige onderdelen en het toevoegen van kenmerken aan bestaande onderdelen.
Belangrijkste details:
- Proces: Een laserstraal creëert een smeltbad op het substraat waar metaalpoeder of draad naartoe wordt gevoerd, waardoor een laag wordt gevormd terwijl deze stolt.
- TOEPASSINGEN: Lucht- en ruimtevaart, auto-industrie, medische implantaten en gereedschaps- en matrijzenindustrie.
- Materialen: Diverse metalen waaronder titanium, roestvrij staal, kobalt-chroom en Inconel.
- Voordelen: Hoge precisie, minimaal afval en de mogelijkheid om dure onderdelen te repareren.
Soorten metaalpoeders voor laserdepositie van metaal
Veelgebruikte metaalpoeders in LMD
| Metaalpoeder | Compositie | Eigenschappen | Kenmerken |
|---|---|---|---|
| Inconel 625 | Nikkel-chroom | Hoge sterkte, corrosie- en oxidatiebestendigheid | Uitstekende lasbaarheid, gebruikt in ruwe omgevingen |
| Titaan 6Al-4V | Titanium-Aluminium-Vanadium | Hoge sterkte-gewichtsverhouding, corrosiebestendigheid | Lichtgewicht, biocompatibel, gebruikt in de ruimtevaart |
| Roestvrij staal 316L | IJzer-chroom-nikkel | Hoge corrosiebestendigheid, goede vervormbaarheid | Gebruikt in medische implantaten, mariene toepassingen |
| Kobalt-chroom | Kobalt-chroom-molybdeen | Hoge slijtvastheid en corrosiebestendigheid | Gebruikt in tandheelkundige en orthopedische implantaten |
| Aluminium AlSi10Mg | Aluminium-Silicium-Magnesium | Lichtgewicht, goede thermische eigenschappen | Gebruikt in de auto-, lucht- en ruimtevaartindustrie |
| Koper | Puur Koper | Uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid | Gebruikt in elektrische componenten, warmtewisselaars |
| Nikkel 718 | Nikkel-chroom-ijzer | Hoge sterkte, uitstekende weerstand tegen vermoeiing en kruipen | Gebruikt in gasturbines, ruimtevaart |
| Gereedschapsstaal H13 | IJzer-koolstof-chroom | Hoge taaiheid, slijtvastheid | Gebruikt bij het maken van gereedschappen en matrijzen |
| Maragingstaal | IJzer-Nikkel-Kobalt-Molybdeen | Hoge sterkte, goede taaiheid | Gebruikt in de ruimtevaart, gereedschapmakerij |
| Brons CuSn10 | Koper-Tin | Goede slijtvastheid, corrosiebestendigheid | Gebruikt in artistieke toepassingen, machinelagers |
Gedetailleerde beschrijvingen
- Inconel 625: Deze op nikkel-chroom gebaseerde superlegering staat bekend om zijn uitstekende vermoeiings- en thermische vermoeiingseigenschappen, oxidatie en corrosiebestendigheid. Het wordt vaak gebruikt in luchtvaart- en scheepvaarttoepassingen vanwege zijn robuustheid in extreme omgevingen.
- Titaan 6Al-4V: Met een samenstelling van titanium, aluminium en vanadium biedt deze legering een superieure sterkte-gewichtsverhouding en corrosiebestendigheid, waardoor het een belangrijk onderdeel vormt van de ruimtevaartindustrie en medische implantaten.
- Roestvrij staal 316L: Deze ijzer-chroom-nikkellegering wordt geprefereerd om zijn corrosiebestendigheid en goede vervormbaarheid, waardoor het ideaal is voor maritieme en medische toepassingen waar duurzaamheid cruciaal is.
- Kobalt-chroom: Kobalt-chroom staat bekend om zijn hoge slijtvastheid en corrosiebestendigheid en wordt vanwege zijn biocompatibiliteit en sterkte veel gebruikt in tandheelkundige en orthopedische implantaten.
- Aluminium AlSi10Mg: Deze lichtgewichtlegering biedt goede thermische eigenschappen en wordt gebruikt in de auto- en luchtvaartsector waar gewichtsvermindering zonder in te boeten aan sterkte essentieel is.
- Koper: Zuiver koper wordt gebruikt in toepassingen die een uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid vereisen, zoals elektrische componenten en warmtewisselaars.
- Nikkel 718: Met zijn uitzonderlijke sterkte en weerstand tegen vermoeiing en kruip wordt deze nikkel-chroom-ijzerlegering vaak gebruikt in gasturbines en ruimtevaarttoepassingen.
- Gereedschapsstaal H13: H13 gereedschapsstaal staat bekend om zijn hoge taaiheid en slijtvastheid en is een veelgebruikt materiaal voor het maken van gereedschappen en matrijzen.
- Maragingstaal: Deze sterke, taaie legering wordt gebruikt in de ruimtevaart en de werktuigindustrie. De samenstelling bevat ijzer, nikkel, kobalt en molybdeen.
- Brons CuSn10: Deze koper-tin legering staat bekend om zijn slijtvastheid en corrosiebestendigheid en wordt gebruikt in artistieke toepassingen en machinelagers.
Samenstelling van Metaalafzetting met laser (LMD)
De samenstelling van de materialen die gebruikt worden in LMD is cruciaal voor het bereiken van de gewenste eigenschappen in het eindproduct. Hier volgt een gedetailleerde blik:
Samenstelling van gewone LMD-metaalpoeders
| Metaalpoeder | Primaire elementen | Extra elementen | Typisch gebruik |
|---|---|---|---|
| Inconel 625 | Nikkel, chroom | Molybdeen, niobium | Ruimtevaart, scheepvaart, chemische verwerking |
| Titaan 6Al-4V | Titanium, aluminium | Vanadium | Ruimtevaart, medische implantaten |
| Roestvrij staal 316L | IJzer, chroom | Nikkel, molybdeen | Medische apparaten, mariene toepassingen |
| Kobalt-chroom | Kobalt, chroom | Molybdeen | Tandheelkundige, orthopedische implantaten |
| Aluminium AlSi10Mg | Aluminium, Silicium | Magnesium | Auto's, luchtvaart |
| Koper | Koper | Zuurstof | Elektrische onderdelen, warmtewisselaars |
| Nikkel 718 | Nikkel, chroom | IJzer, molybdeen, niobium | Gasturbines, lucht- en ruimtevaart |
| Gereedschapsstaal H13 | IJzer, koolstof | Chroom, Molybdeen | Gereedschapmakerij, matrijzenmakerij |
| Maragingstaal | IJzer, Nikkel | Kobalt, molybdeen | Ruimtevaart, gereedschap |
| Brons CuSn10 | Koper, Tin | Zink | Artistieke toepassingen, machinelagers |
Eigenschappen en kenmerken van LMD (Laser Metal Deposition)
Essentiële eigenschappen
- Precisie: LMD maakt precieze controle over het depositieproces mogelijk, wat resulteert in hoge nauwkeurigheid bij het bouwen of repareren van onderdelen.
- Materiaalefficiëntie: Er wordt minimaal afval gegenereerd omdat het proces alleen de benodigde hoeveelheid materiaal gebruikt.
- Veelzijdigheid: Er kan een breed scala aan metalen worden gebruikt, waaronder superlegeringen en biocompatibele materialen.
- Mechanische sterkte: Onderdelen geproduceerd met LMD hebben vaak mechanische eigenschappen die overeenkomen met of zelfs beter zijn dan die van traditioneel geproduceerde onderdelen.
Gedetailleerde kenmerken
| Onroerend goed | Beschrijving |
|---|---|
| Dimensionale nauwkeurigheid | Hoge precisie bij het maken van complexe geometrieën |
| Afwerking oppervlak | Kan variëren van glad tot ruw, afhankelijk van parameters en nabewerking |
| Microstructuur | Typisch fijnkorrelig door snelle stolling |
| Dichtheid | Bijna volledige dichtheid kan worden bereikt met optimale parameters |
| Poros | Lage porositeit is haalbaar, essentieel voor mechanische eigenschappen |
| Hechtsterkte | Sterke metallurgische verbindingen tussen de lagen en het substraat |
| Weerstand tegen corrosie | Afhankelijk van materiaal; hoog voor legeringen zoals roestvrij staal en Inconel |
| Thermische eigenschappen | Goede thermische geleidbaarheid voor metalen zoals koper; essentieel voor warmtewisselaars |
Toepassingen van Metaalafzetting met laser (LMD)
LMD-technologie is veelzijdig en vindt toepassingen in verschillende industrieën dankzij het vermogen om complexe onderdelen van hoge kwaliteit te produceren en dure onderdelen te repareren.
Industriële toepassingen
| Industrie | TOEPASSINGEN |
|---|---|
| Lucht- en ruimtevaart | Motoronderdelen, structurele onderdelen, reparatie van turbineschoepen |
| Automobielen | Lichtgewicht onderdelen, prototypes, reparatie van gereedschap |
| Medisch | Implantaten op maat, tandheelkundige restauraties, orthopedische hulpmiddelen |
| Gereedschappen en matrijzen | Schimmel- en matrijzenreparatie, productie van snijgereedschap |
| Energie | Reparatie van turbines, warmtewisselaars, onderdelen van kernreactoren |
| Verdediging | Wapenonderdelen, reparatie en onderhoud van kritieke onderdelen |
Gebruikscases
- Lucht- en ruimtevaart: De mogelijkheid om complexe motoronderdelen te repareren en te produceren maakt LMD van onschatbare waarde. Turbineschoepen bijvoorbeeld, die onder extreme omstandigheden werken, kunnen met minimale stilstandtijd worden gerepareerd.
- Automobielen: LMD wordt gebruikt om lichtgewicht onderdelen met hoge sterkte te produceren die het brandstofverbruik en de prestaties verbeteren. Het is ook uitstekend voor het maken van prototypes en het repareren van gereedschappen.
- Medisch: Implantaten en tandheelkundige restauraties op maat worden met precisie vervaardigd, zodat biocompatibiliteit en patiëntspecifieke oplossingen gegarandeerd zijn.
- Gereedschappen en matrijzen: De reparatie van mallen en matrijzen met LMD verlengt hun levensduur en verlaagt de productiekosten. Met deze technologie worden ook zeer nauwkeurige snijgereedschappen gemaakt.
Specificaties, maten, kwaliteiten en normen
Specificaties en normen voor LMD-metaalpoeders
| Metaalpoeder | Specificaties | Afmetingen (µm) | Rangen | Standaarden |
|---|---|---|---|---|
| Inconel 625 | ASTM B443, AMS 5599 | 15-45, 45-106 | UNS N06625 | ASTM, AMS, ISO |
| Titaan 6Al-4V | ASTM F1472, AMS 4928 | 15-45, 45-106 | 5e klas | ASTM, AMS, ISO |
| Roestvrij staal 316L | ASTM A240, AMS 5507 | 15-45, 45-106 | UNS S31603 | ASTM, AMS, ISO |
| Kobalt-chroom | ASTM F75, ISO 5832-4 | 15-45, 45-106 | CoCrMo legering | ASTM, ISO |
| Aluminium AlSi10Mg | ASTM B209 | 15-45, 45-106 | AlSi10Mg | ASTM, ISO |
| Koper | ASTM B152 | 15-45, 45-106 | C11000 | ASTM, ISO |
| Nikkel 718 | ASTM B637, AMS 5663 | 15-45, 45-106 | UNS N07718 | ASTM, AMS, ISO |
| Gereedschapsstaal H13 | ASTM A681, DIN 1.2344 | 15-45, 45-106 | H13 | ASTM, DIN |
| Maragingstaal | ASTM A538 | 15-45, 45-106 | 18Ni(300) | ASTM, ISO |
| Brons CuSn10 | ASTM B505 | 15-45, 45-106 | UNS C90500 | ASTM, ISO |
Leveranciers en prijsinformatie
| Provider | Metaalpoeders | Prijs (per kg) | Locatie | Neem contact op met |
|---|---|---|---|---|
| Höganäs | Inconel 625, titanium 6Al-4V, roestvrij staal 316L | $200 – $400 | Zweden | www.hoganas.com |
| LPW-technologie | Inconel 625, Nikkel 718, Maragingstaal | $250 – $450 | VK | www.lpwtechnology.com |
| Timmerman Technologie | Gereedschapsstaal H13, roestvast staal 316L | $220 – $380 | Verenigde Staten | www.carpentertechnology.com |
| EOS GmbH | Kobalt-chroom, aluminium AlSi10Mg | $300 – $500 | Duitsland | www.eos.info |
| AP&C | Titaan 6Al-4V, Inconel 625 | $270 – $460 | Canada | www.advancedpowders.com |
| Oerlikon Metco | Kobalt-chroom, nikkel 718 | $280 – $470 | Zwitserland | www.oerlikon.com/metco |
| Sandvik | Roestvrij staal 316L, gereedschapsstaal H13 | $240 – $420 | Zweden | www.materials.sandvik |
| Renishaw | Maragingstaal, aluminium AlSi10Mg | $260 – $440 | VK | www.renishaw.com |
| Arcam AB | Titaan 6Al-4V, kobalt-chroom | $280 – $460 | Zweden | www.arcam.com |
| GKN Hoeganaes | Inconel 625, roestvrij staal 316L | $230 – $410 | Verenigde Staten | www.gknpm.com |
Vergelijking van voordelen en beperkingen
Voordelen en beperkingen van LMD-metaalpoeders
| Metaalpoeder | Voordelen | Beperkingen |
|---|---|---|
| Inconel 625 | Uitstekende weerstand tegen corrosie en oxidatie, hoge sterkte | Duur, moeilijk te bewerken |
| Titaan 6Al-4V | Hoge sterkte-gewichtsverhouding, biocompatibel | Hoge kosten, uitdagend om mee te werken |
| Roestvrij staal 316L | Hoge corrosiebestendigheid, goede vervormbaarheid | Lagere sterkte in vergelijking met sommige andere legeringen |
| Kobalt-chroom | Hoge slijtage- en corrosiebestendigheid, biocompatibel | Broos, duur |
| Aluminium AlSi10Mg | Lichtgewicht, goede thermische eigenschappen | Lagere sterkte vergeleken met staallegeringen |
| Koper | Uitstekende thermische en elektrische geleidbaarheid | Hoge kosten, gevoelig voor oxidatie |
| Nikkel 718 | Hoge sterkte, uitstekende weerstand tegen vermoeiing en kruip | Duur, moeilijk te bewerken |
| Gereedschapsstaal H13 | Hoge taaiheid en slijtvastheid | Vereist warmtebehandeling, duur |
| Maragingstaal | Hoge sterkte, goede taaiheid | Duur, vereist verouderingsbehandeling |
| Brons CuSn10 | Goede slijtvastheid, corrosiebestendigheid | Minder sterk in vergelijking met staal, gevoelig voor ontzinking |
Parameters en drempels
| Parameter | Drempel/Bereik | Beschrijving |
|---|---|---|
| Laser vermogen | 200 - 1000 W | Bepaalt de energie-input voor het smelten van het poeder |
| Scansnelheid | 200 - 1000 mm/s | Beïnvloedt de afzetsnelheid en de laagkwaliteit |
| Poeder Toevoersnelheid | 1 - 10 g/min | Regelt de hoeveelheid poeder die wordt geleverd aan het smeltbad |
| laagdikte | 20 - 100 µm | Beïnvloedt de resolutie en oppervlakteafwerking van het onderdeel |
| Afschermingsgas | Argon, Stikstof | Beschermt het smeltbad tegen oxidatie |
| Substraattemperatuur | Kamertemperatuur tot 200°C | Kan de hechtkwaliteit en restspanningen beïnvloeden |
| Hatch afstand | 0,1 - 0,5 mm | Afstand tussen aangrenzende lasersporen |
| Overlappingspercentage | 50 – 90% | Zorgt voor volledige dekking en hechting tussen lagen |
| Koeling | 10^2 - 10^6 °C/s | Beïnvloedt de microstructuur en mechanische eigenschappen |
FAQ
| Vraag | Antwoord |
|---|---|
| Wat is lasermetaaldepositie (LMD)? | LMD is een additief productieproces waarbij een laser wordt gebruikt om metaalpoeder of -draad te smelten terwijl het op een substraat wordt afgezet. |
| Welke materialen kunnen worden gebruikt in LMD? | Diverse metalen zoals Inconel, titaniumlegeringen, roestvrij staal, kobalt-chroom, aluminium, koper en meer. |
| Welke bedrijfstakken gebruiken LMD? | Lucht- en ruimtevaart, auto-industrie, medische industrie, gereedschapmakerijen, energie- en defensie-industrie. |
| Wat zijn de voordelen van LMD? | Hoge precisie, minimaal afval, de mogelijkheid om dure onderdelen te repareren en veelzijdigheid in materialen. |
| Hoe verhoudt LMD zich tot traditionele productie? | LMD biedt hogere precisie, minder afval en de mogelijkheid om complexe geometrieën te maken in vergelijking met traditionele methoden. |
| Wat zijn de beperkingen van LMD? | Hoge initiële kosten, langzamere bouwsnelheid vergeleken met sommige traditionele methoden en beperkt door de grootte van het bouwgebied. |
| Wat is de typische laagdikte bij LMD? | De typische laagdikte varieert van 20 tot 100 micrometer. |
| Kan LMD worden gebruikt voor het repareren van onderdelen? | Ja, LMD is zeer effectief voor het repareren van hoogwaardige componenten, het verlengen van hun levensduur en het verlagen van de kosten. |
| Wat zijn de belangrijkste parameters in het LMD-proces? | Belangrijke parameters zijn onder andere laservermogen, scansnelheid, poedertoevoersnelheid, laagdikte en beschermgas. |
| Hoe wordt de kwaliteit van LMD-onderdelen gegarandeerd? | De kwaliteit wordt gewaarborgd door nauwkeurige controle van de procesparameters, de juiste materiaalselectie en nabewerkingstechnieken. |
Over 3DP mETAL
Productcategorie
NEEM CONTACT OP
Vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht gaan we met een heel team uw aanvraag verwerken.