De Amerikaanse printerbouwer Xact Metal stelt de aansturing van laser en scanner in de eigen 3D metaalprinters volledig open voor de software Dyndrite LPBF Pro. Volgens beide bedrijven is het de eerste keer dat een commerciële LPBF-fabrikant zijn systeem zo ver opent. In de praktijk betekent dit dat build-files niet langer bestaan uit eindeloze reeksen korte rechte vectoren, maar uit echte bogen en rondingen.
Vrijwel elke metaalprinter op basis van laser powder bed fusion benadert gekromde contouren met korte rechte stukjes, net als een CNC-machine doet. Een cirkel wordt in feite een veelhoek. Dyndrite rekent voor dat een cirkel met een straal van 10 mm bij een maximale afwijking van 1 µm ongeveer 222 vectoren vraagt, terwijl een native boog er maar één is. Elk hoekpunt dwingt de scanspiegels bovendien om af te remmen, waardoor de lijnenergie en de warmte-inbreng lokaal oplopen. Daar komen grote bestanden en extra belasting van de optiek bij.
Gebruikers kunnen hun printstrategieën afstemmen op hun onderdelen, materialen en productie-eisen
Wat Xact Metal precies openstelt
Dyndrite werkt naar eigen zeggen al ruim negen jaar met OEM’s aan het openen van hun systemen. Volgens het bedrijf zijn scansystemen in LPBF-machines al jaren veel capabeler dan machinebouwers beschikbaar maken. Xact Metal, in 2017 opgericht en gericht op betaalbare LPBF-machines voor kleine en middelgrote bedrijven, trekt die deur nu wél open. “De integratie geeft Dyndrite LPBF Pro volledige laser- en scankaartcontrole over de printsystemen van Xact Metal”, zegt CEO Juan Mario Gomez. “Klanten kunnen elk aspect van het toolpath programmeren, met ongekende vrijheid in elk aspect van de laserbanen om de kwaliteit van de werkstukken te verbeteren en het maximale rendement uit hun investering te halen.”
Programmeurs krijgen onder meer de kans om zelf delay- en skywritinginstellingen te bepalen per markeer-, sprong- en polygoonvertraging, en uitgebreidere laseropdrachten zoals een dynamisch setpoint en pulsen. Juan Mario Gomez: “Deze technologie biedt meer mogelijkheden voor procesontwikkeling, waardoor gebruikers hun printstrategieën kunnen afstemmen op hun onderdelen, materialen en productie-eisen. Samen met Dyndrite bieden we klanten de middelen om de grenzen van laser-poederbedfusie te verleggen.”
AM-industrie moest het te lang doen met ontoereikende toolpathdefinities
Welke voordelen belooft de software?
De partners noemen kortere printtijden, een betere oppervlakteafwerking, het consistenter printen van geometrieën met een lage hoek, minder porositeit en defecten, minder slijtage van het optische systeem en kleinere bestanden. Ook zouden toepassingen die in LPBF als ‘unweldable’ te boek staan binnen bereik komen. Kwantitatieve cijfers over winst in bouwtijd, dichtheid of ruwheid hebben ze nog niet gepubliceerd. Dat bestanden kleiner worden ligt voor de hand, want één boog vervangt honderden vectoren. Minder afremmende scanspiegels zouden de printtijd en de slijtage van de optiek verlagen, al hangt de winst sterk af van geometrie en parameters. Het blijft daarmee een belofte die gebruikers per materiaal en onderdeel zelf zullen moeten valideren, iets waar Dyndrite ook zelf op wijst: elk hatchpatroon moet uiteindelijk de metallurgische sterkte leveren die het onderdeel vraagt.
“Dit is een enorm belangrijke stap voor LPBF”, zegt Harshil Goel, oprichter en CEO van Dyndrite. “De industrie moest het te lang doen met ontoereikende toolpathdefinities.” Steve Walton, Head of Product bij Dyndrite, vult aan: “We hadden alleen iemand nodig die zijn systeem openstelt voor wat Dyndrite mogelijk maakt.”
Toepassingen: waar levert het wat op?
Dyndrite geeft zelf twee voorbeelden, nadrukkelijk als illustratie van wat mogelijk is. Het eerste is de dunne cirkelvormige wand. Bij een ring met een wanddikte van 1 mm zijn rechte hatchlijnen aan de zijkanten zo kort dat de laser alweer bij de naastliggende lijn is voordat het metaal is afgekoeld, met oververhitting als gevolg. Hatchen met bogen die de wand volgen maakt van elke pass een volledige ronde, waardoor de warmte gelijkmatiger wordt verdeeld. In het voorbeeld worden 150 korte rechte lijnen acht doorlopende bogen.
Het tweede voorbeeld is het schoepprofiel van een turbine. Schoepen lopen af naar een dunne achterrand, waar rechte hatches warmte kunnen concentreren. Parametrisch hatchen leidt de paden af uit de geometrie van het onderdeel zelf, volgt de kromming en verlaagt het vermogen naarmate de doorsnede dunner wordt. Bij Xact Metal kunnen die paden als vloeiende gebogen lijnen worden uitgevoerd.
Het ligt voor de hand dat de aanpak vooral interessant is voor ronde, dunwandige en sterk gekromde onderdelen, zoals buizen, behuizingen, koelkanalen en waaiers, en voor overhangen met een lage hoek. Bij de XM200G µHD, die met een laserspot van 25 µm en fijn poeder naar micro-onderdelen voor onder meer elektronica, antennes en medische hulpmiddelen mikt, kan nauwkeuriger toolpathen eveneens een rol spelen. Voor de ‘unweldable’ materialen gaat het doorgaans om scheurgevoelige superlegeringen. Welke legeringen Dyndrite en Xact Metal precies bedoelen, hebben ze niet toegelicht.
Beschikbaarheid
De native arc- en scancommando’s zijn volgens de partners direct beschikbaar via Dyndrite LPBF Pro op de XM200G en de XM200G µHD. De XM300G volgt; leveringen van dat grotere systeem staan volgens Metal AM voor 2027 gepland. Wie al met Dyndrite werkt, kan zijn bestaande workflow dus op deze machines voortzetten. Op Formnext (17 tot en met 20 november, hal 12.0, stand C89) laat Xact Metal de combinatie live zien.
In de Benelux is Seido Systems de partner van Xact Metal.
