Lasercladden is goed inzetbaar als additive manufacturing technologie. Onderzoek door VITO toont aan dat de eigenschappen van gecladde producten vaak vergelijkbaar zijn met die gemaakt met conventionele technieken.
Direct vanuit CAD-file
Lasercladden is vooral bekend vanuit de reparatiewereld. Met behulp van een laserbron en metaalpoeder of -draad kun je herstellagen of slijtvaste lagen aanbrengen op producten. Maar je kunt net zo goed vanuit het CAD-design laagsgewijs producten opbouwen. De CAM-software deelt het product dan op in 2D lagen. Voor de hoge nauwkeurigheid kun je de producten conventioneel nabewerken, bijvoorbeeld frezen of draaien. De gebruikte cladding nozzles hebben een afschermende werking (Argon gas), waardoor verschillende materialen ook in de luchtatmosfeer kunnen opgebouwd worden. VITO gebruikt monitoringsystemen die de grootte van het smeltbad constant houden door het laservermogen bij te sturen om een nog hogere nauwkeurigheid.
Mechanische eigenschappen
VITO in Mol heeft onderzoek gedaan naar de eigenschappen van componenten die je op deze wijze vervaardigt. In eerste instantie is gekeken naar materialen zoals Inconel (een nikkelchroomlegering) en RVS 316.
Materiaaleigenschappen van gecladde delen net zo goed als conventioneel vervaardigde componenten
Voor deze twee materialen geldt, zegt Filip Motmans van VITO, dat de samenstelling homogeen is, er nauwelijks porositeit voorkomt en de hoge snelheid waarmee het materiaal stolt ervoor zorgt dat er een fijnere microstructuur ontstaat. Deze zaken vertalen zich uiteindelijk in goede mechanische eigenschappen van het gecladde deel. Filip Motmans: “De materiaaleigenschappen zijn eigenlijk zo goed als die van conventioneel vervaardigde producten. De elongatie bij breuk komt in de buurt van het zuivere materiaal en de treksterkte van bijvoorbeeld Inconel is, afhankelijk van de opbouwrichting, hoger dan een gegoten materiaal en praktisch gelijk aan smeedwerk.”
Titaan lasercladden
Ook titaan is onderzocht. Het probleem dat zich bij dit materiaal voordoet, is dat titaan gemakkelijk zuurstof opneemt, waardoor het risico op defecten in het materiaal groter wordt. Daarom moet je titaan lasercladden altijd in een inerte atmosfeer doen. “Dat zorgt tevens voor een verbetering van bepaalde eigenschappen, ofschoon een geclad werkstuk uit titaan al minstens dezelfde sterke heeft als een giet- of smeedstuk uit titaan”, voegt Motmans toe.
Europees project
VITO zet het onderzoek naar het laagsgewijs opbouwen met lasercladden voort, waarbij niet alleen nog andere materialen worden onderzocht, maar men ook naar aspecten als de invloed van geometrie kijkt. De technologie past namelijk heel goed in de nieuwe kijk op produceren, die uitgaat van een duurzaam gebruik van grondstoffen en materialen. Het lasercladden kent namelijk slechts een minimaal verlies van materiaal terwijl conventionele technieken zoals frezen juist een heel hoog percentage materiaalverlies kennen. Recent heeft VITO een aanvraag gedaan voor een Europees onderzoeksproject, waarbij men ook de eindgebruikers wil betrekken. “Als we daar groen licht voor krijgen, zijn we voor een groot aantal jaren onderzoek vertrokken”, besluit Filip Motmans.
Van 6-9 mei organiseert VITO in Brugge een conferentie over duurzaam produceren (Sustainable Production 2012). Additive manufacturing is een van de thema’s in het blok materialen.
