100 x sneller en 10 x goedkoper 3D metaalprinten

Desktop Metal is de naam van het bedrijf dat de 3D-metaalprintwereld op zijn kop wil zetten met printsystemen die vele malen sneller, veiliger en goedkoper zijn dan de betaamde systemen – zoveel beter dat men wil concurreren met massaproductieprocessen.

Het aantal ontwerpbureaus en thuisgebruikers dat desktop 3D-printers heeft neemt toe en betaalbare kunststofmaterialen stimuleren het gebruik van deze printers ook nog eens. Aan de andere kant van het spectrum wordt door hi-tech bedrijven gebruik gemaakt van laser-melted metaalprinters – een kostbaar en vaak nog traag proces dat niet eenvoudig schaalbaar is.

Een aantal grondleggers van Added Manufacturing, de bredere naam voor 3D-printen, runt nu het bedrijf Desktop Metal waarvan verwacht wordt dat hun technologie en machines de langverwachte boost kan geven aan 3D-printen. Als ze hun belofte waar kunnen maken, levert het bedrijf metaalprinters die 100 keer sneller en 10 keer goedkoper in aanschaf is, terwijl er ook nog eens gebruik wordt gemaakt van materialen die 20 keer goedkoper zijn dan de materialen die voor de bestaande technologieën worden ingezet. Het bedrijf biedt twee systemen: een studiosysteem dat speciaal is ontwikkeld voor rapid prototyping met goedkope metalen en een productiesysteem voor massaproductie.

Studiosysteem: rapid prototyping

De studiomachine heeft meer weg van een FDM ABS kunststofprinter dan andere metaalprinters. De staafvormige metaaldelen worden gebonden met een polymeer bindmiddel en geleverd in cartridges. Het aantal metalen is groot en vergelijkbaar met de mogelijkheden van een poederspuitgietsysteem. Hiertoe behoren aluminium, koper, brons, staal, verschillende soort roestvaststaal, titanium en meer dan 200 legeringen.

Met het studiosysteem kunnen metalen prototypes snel en betaalbaar worden vervaardigd. De studioprinter print onderdelen uit lagen gebonden metaal. De delen worden vervolgens door een ontbindingsbad geleid waar het polymeer bindmiddel grotendeels wordt verwijderd. Tenslotte gaan de delen een sinterover in. Die oven vormt een onderscheid in het Desktop Metal-proces. Hier worden het metalen deel tot net onder het smeltpunt verhit waardoor het bindmiddel verbrand en de metalen deeltjes onderling versmelten tot een gesinterd metaal met hoge dichtheid. De belangrijkste revolutie wordt echter volgend jaar geïntroduceerd: het productiesysteem.

Productiesysteem voor massaproductie

Bij de ontwikkeling van het productiesysteem heeft snelheid centraal gestaan: de productieprinter produceert per uur ruim 8 dm3 aan complexe onderdelen; ruim 100 keer sneller dan een laser-gebaseerd alternatief. De productieprinters zijn gebaseerd op de Single Pass Jetting-techniek, die in onderstaande video wordt uitgelegd.

In tegenstelling tot de studioprinter maken de productiemachines gebruik van poeders die tijdens het printen worden gebonden door een bindmiddeloplossing. Er wordt gebruik gemaakt van de relatief goedkope spuitgietpoeders. Volgens het bedrijf kunnen metalen delen door het ontbreken van gereedschap- en instelkosten zo goedkoop worden 3D-geprint dat het voor het eerst kan concurreren met traditionele productieprocessen. 

De rest van het proces -het ontbinden en sinteren- komt in grote lijnen overeen met het studiosysteem. De printresolutie bedraagt zo’n 50 micron, ruwweg de dikte van een menselijk haar.