Berta Sándor

Hatékonyabbá tehető a fémek 3D-nyomtatása

Az additív gyártás a hagyományos eljárásokhoz képest óriási energia- és anyagmegtakarítási potenciállal bír.

A fém alkatrészek nem csupán rugalmasabban tervezhetők a 3D-nyomtatás segítségével, hanem az úgynevezett additív gyártás anyagot és energiát is megtakarít a hagyományos gyártási eljárásokhoz, például az egyetlen olvadékból történő öntéshez képest. A Resource Efficient Additive manufacturing of martensitic Cr-sTeels (REACT) nevű projekt célja e megtakarítási lehetőségek teljes körű kiaknázása. A programot Dr. Sebastian Weber professzor, a bochumi Ruhr Egyetem anyagmérnöki tanszékének vezetője irányítja és 1,7 millió euróval támogatja a német szövetségi gazdasági és éghajlatvédelmi minisztérium.

Az additív gyártás különböző eljárásokat foglal magában, amelyek mindegyike csak oda helyez anyagot, ahol annak maradnia kell. Ilyen például a 3D-nyomtatás fémporokkal, amelynél egy vékony porréteget festenek egy szerelőplatformra, majd a porszemcséket lézersugárral megolvasztják. Csak ott lesz alvadék ahol a kész alkatrészt létre akarják hozni, mely így összekapcsolódik. A termék rétegről - rétegre alakul ki a porágyban. A laza port később eltávolítják, ezáltal csak az alkatrész marad meg. Az eljárás körül azonban még sok kutatásra van szükség: hogyan lehet például olyan porszemcséket előállítani, amelyek a lehető legközelebb állnak az additív gyártáshoz optimális mérethez?

"A túl nagy vagy túl kicsi részecskéket el kell dobni. Ezért már a porgyártás előtt kiszámítjuk, hogyan tudjuk a megfelelő részecskék hozamát a lehető legjobban optimalizálni" - emelte ki Sebastian Weber. A kísérletekhez egy laboratóriumi méretű porporporlasztó berendezés áll rendelkezésre. Az anyag - jelen esetben a krómacél - összetétele is a kutatás tárgyát képezi. "A bevált ötvözeteket más alkalmazásokhoz, például öntési eljárásokhoz fejlesztették ki és 'eltulajdonították' az additív gyártáshoz. Az additív gyártási eljárásokhoz az ötvözetek összetételét adaptálni kell" - magyarázta Dr. Jonathan Lentz, a kutatócsoport vezetője.


A bochumi kutatók elsősorban a nitrogénra, mint komponensre összpontosítják figyelmüket. Helyesen alkalmazva ugyanis növelheti az additív módon gyártott alkatrészek nyomtathatóságát és élettartamát. "A nitrogénre minden technológiai lépés során figyelni kell, mivel hajlamos a kiszökésre" - mondta Sebastian Weber. Végül a projektben részt vevő partnerek azzal a kérdéssel is foglalkoznak, hogy az additív módon gyártott fémtermékek és a maradék porok hogyan hasznosíthatók újra, magukban vagy akár egy újabb 3D-nyomtatáshoz, hogy zárt körfolyamatot hozzanak létre. "Egy előzetes elemzés kimutatta, hogy az új gyártási stratégiák akár 97 százalékos energiamegtakarítást is lehetővé tesznek a projektpartnerek fókuszált termékeiben - méghozzá gyorsabb és olcsóbb gyártás mellett, jobb anyagtulajdonságokkal" - összegezte Weber.

A projektkonzorcium feltérképezi a teljes folyamatláncot az acél előállításától a végtermék finomításáig. Ez lehetővé teszi a komplex folyamatlánc áttekintését és optimalizálását. Az anyagmérnöki tanszék az ötvözetfejlesztéstől a fémporok előállításán, a 3D-nyomtatáson és a hőkezelésen át a végtermékek jellemzéséig minden lépést végigkísér. Különös hangsúlyt fektetnek az energiahatékonyság kiegyensúlyozására a folyamatlánc mentén.

Hozzászólások

A témához csak regisztrált és bejelentkezett látogatók szólhatnak hozzá!
Bejelentkezéshez klikk ide
(Regisztráció a fórum nyitóoldalán)
  • Cat #5
    A cikkben lévő képeken látható dolgokat szerinted forgácsolással vagy nyomtatással egyszerűbb előállítani?
  • FICEK9 #4
    Szerintem a következő lépcsőfok pl a pornál az olvadékcseppes nyomtatás lehetne. Így nem kell újraolvasztani és port csinálni egy ötvözetből.
  • bunny #3
    Ez nagyon a terméktől függ, már most is állítanak elő 3D nyomtatott fém dolgokat, pl. a repülőgép turbinalapátokat, ahol sokkal bonyolultabb belső felépítést képesek elkészíteni amit képtelenség bármilyen forgácsolással. Ne abból indulj ki, amit az indiaiak az utcán kézzel is ki tudnak önteni meg amit szakmunkásjózsi lecnc-zik a bt-ben. A komolyabb cuccoknál simán olcsóbb egy ilyen eljárás, a por előállításra is lehetnek olyan megoldások amik energiahatékonyak, nem beszélve az anyagtakarékosságról drágább anyagnál.
  • AndReWsss #2
    Most halott.
    De ez nem jelenti azt,h nem lesz még élő.
    Minden új technológia halott, amíg nem lesz végül rentábilis. Mellette persze van, ami sosem lesz az :)
    De ha nem próbálkoztunk volna soha, akkor még mindig nyomhatnánk a barlangban...
  • Elef #1
    Ez egy önmagának ellentmondó dolog. Valószínűleg a kutató is pontosan tudja csak valahogy el kell adnia a technológiát.

    1. a fém porhoz megfelelő ötvözet kell, azaz egy komplett megolvasztáson és ötvözésen átesik az anyag.
    2. porrá kell alakítani ami jobb esetben az első művelet után következik egyből, de erre jelenleg kicsi az esély így újra átolvasztják a teljes anyagot.
    3. A lézeres összehegesztésnél is újra átolvad a teljes anyag - igaz itt már kevesebb menyiségről van szó mint öntésnél, de az öntés még mindig hatékonyabb és olcsóbb technológia.

    Nem beszélve a forgácsolásról, ami a legdrágább megoldás, mégis olcsóbban kijön mint egy 3D nyomtatás.
    Költséghatékonyság szempontjából a technológia halott, de mindig van az a pénz...