Partners gezocht voor deelname aan WAAM project
(Wire Arc Additive Manufacturing)

Kennisinstelling LAC, het NIL (Nederlands Instituut voor Lastechniek), en de Universiteit Twente zijn op zoek naar geïnteresseerde bedrijven die willen gaan samenwerken aan de ontwikkeling van het WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) proces. Het WAAM proces is een lasproces waarmee 3d modellen met lasrobots in diverse materiaalsoorten ‘geprint’ kunnen worden (zie onderstaande afbeeldingen).

TOEPASSING:

Op dit moment zijn poeder bed processen met al haar beperkingen de standaard, wanneer het gaat om het 3d printen van metalen onderdelen. Door de unieke vormvrijheden van WAAM, en de mogelijkheid om in kleine series en enkel stuks met hoge snelheden te produceren is WAAM een aantrekkelijke en aanvullende technologie. In combinatie met de specifieke sterkte en stijfheid van metaal kan de technologie een aantrekkelijk alternatief zijn voor CNC-frezen, gieten of vonkverspanen. Waar meer conventionele metaalbewerkingstechnieken hun beperking hebben, geeft het WAAM 3D metaal printen nagenoeg onbegrensde mogelijkheden wat betreft design. Het WAAM proces biedt de volgende voordelen:

  • WAAM kan een vervanger zijn voor het verspanen van (grotere) producten waarmee direct een gewicht besparing en afval vermindering van dure grondstoffen gerealiseerd wordt.
  • De te printen afmetingen zijn veel groter dan mogelijk bij poeder bed processen.
  • Het te printen volume (cm3/h) is het grootste van alle 3d print technieken voor metalen. Het WAAM proces is vele malen sneller dan alle 3d poeder bed processen.
  • Het toevoegmateriaal (als dat lasdraad is) is veel goedkoper dan voor poeder bed processen.
  • Het kan de assemblage van complexe producten reduceren die op conventionele wijze eerder uit meerdere componenten opgebouwd dienden te worden.
  • Een vervanger zijn voor gieten van enkelstuks, klein serie productie of prototype bouw.
  • ‘Added values‘ genereren zoals bijvoorbeeld interne koelkanalen in matrijzen.
  • Een oplossing zijn voor het produceren van moeilijk of niet meer verkrijgbare onderdelen.

TECHNOLOGIE:

Wire Arc Additive Manufacturing kan verdeeld worden in drie groepen, dit is afhankelijk van welke energiebron gebruikt wordt. Deze energiebronnen kunnen zijn:

  • Een lasbron voor booglassen met een toevoegdraad: zoals MIG/MAG of TIG lassen
  • Een laserbron voor inzet van laser oplassen met een extern aangevoerde draad
  • Een laserbron voor inzet van cladden met een aangevoerd toevoegpoeder
  • Of elektronenbundel (EB) oplassen met een toevoegdraad.

Elk type energiebron die bij het WAAM proces wordt ingezet heeft zijn voor-, en nadelen en dienen tegen elkaar afgewogen te worden op basis van efficiëntie, energieverbruik, oppervlakte ruwheid, gebruik van materiaalsoort en de uiteindelijke mechanische eigenschappen van het product.

UITVOER VAN HET PROCES:

De uitvoer van het WAAM proces geschied met behulp van een industriële robot. Een industriële robot heeft een groot bereik en er is een hoge repeteer nauwkeurigheid te behalen die steeds aan dezelfde toleranties voldoet. De productietijd wordt ten opzichte van het poeder bed proces verkort, waardoor de kosten laag zijn. De voordelen bij het handelen van het proces zijn met een industriële robot zijn:

  • WAAM productie van in verhouding grote producten t.o.v. het huidige kleinschalig 3d printen
  • Hoge productie snelheden en constante repeteernauwkeurigheid
  • Mogelijkheid tot minimaliseren van mensafhankelijke factoren
  • Veilig in verband met lasrook en straling
  • Hoge inschakelduur
  • Off-line te programmeren op basis van een 3d model
  • Relatief goedkope oplossing
  • Veel bedrijven in de metaalverwerkende industrie zijn al in het bezit van een lasrobot.

PROJECTDOELSTELLING:

Bedrijven die willen gaan starten met 3D WAAM staan voor een aantal uitdagingen. Om er een paar te noemen:

  • Het is nog niet bekend welke kwaliteit en materiaaleigenschappen behaald kunnen worden
  • Het is nog niet mogelijk om het proces gegarandeerd, gecertificeerd en geborgd uit te voeren
  • Een foutloze reproduceerbaarheid moet nog worden bewezen.
  • Een ontwerper dient rekening te houden met specifieke richtlijnen en regels om een productie niet te laten mislukken.
  • Voor het produceren van kwalitatief goede producten is een juiste combinatie van instelbare parameters essentieel, deze zijn nog niet bekend.
  • Een onderdeel is na het WAAM proces meestal nog niet gereed. Er is veelal een warmtebehandeling nodig om restspanningen te reduceren, draagstructuren moeten worden verwijderd, en de oppervlakteruwheid is soms te hoog.
  • Het WAAM proces zal in verband met de oppervlakte ruwheid veelal gecombineerd moeten worden met verspaning
  • De warmte huishouding tijdens productie die de uiteindelijke mechanisme eigenschappen bepalen
  • Benodigde sensoriek en software om tot procesbeheersing en bijsturing te komen
  • Op welke wijze programmeer ik efficiënt mijn robot en het proces

LAC, NIL en de Universiteit Twente zoeken om deze uitdagingen aan te gaan partners om in een samenwerking de benodigde bouwstenen te realiseren waarmee metalen producten voor veeleisende toepassingen met een marktconforme prijs en met een constante kwaliteit geproduceerd kunnen gaan worden. Onderwerpen die binnen de samenwerking aan bod komen zijn afhankelijk van de vraagstellingen van de deelnemende bedrijven maar zouden bijvoorbeeld kunnen zijn: automatisering, materiaalkennis, proceskennis, certificatie en ontwerpmethoden. Daarnaast krijgen deelnemende bedrijven de gelegenheid om gebruik te maken van een proeftuin voor onderzoek, ontwikkeling, demonstraties en opleidingen.

HOE TOONT U UW INTERESSE VOOR DEELNAME?:

Uw bedrijf betreft een producerend bedrijf in de metaal of kunststof verwerkende industrie. Als u deel wilt nemen aan dit WAAM project vragen we u om een e-mail met uw contactgegevens en de projectdoelstelling waarin u geïnteresseerd bent te sturen naar hofmeijer@nil.nl
Bent u geen producerend bedrijf maar wel geïnteresseerd in de technologie dan verzoeken wij u dit ook te melden.

U ontvangt van ons een e-mail terug met een ontvangst bevestiging. Bij blijk van voldoende deelname zal er een eerste informatiebijeenkomst georganiseerd worden waarbij meer inhoudelijk op de structuur en inhoud van de samenwerking wordt ingegaan. U wordt hiervoor uitgenodigd.