Boeing investeert in snelle 3D-printtechnologie voor metaal

Boeing investeert in Digital Alloys. Dit Amerikaans bedrijf ontwikkelt additieve productiesystemen waarmee onderdelen met een hoge snelheid in metaal kunnen worden geprint. Opvallend is dat de technologie het mogelijk maakt componenten te printen uit meerdere soorten metaal, zodat verschillende eigenschappen kunnen worden gecombineerd.

Digital Alloys maakt bekend tijdens een investeringsronde 12,9 miljoen dollar te hebben opgehaald. Verschillende investeerders staken geld in het bedrijf, waaronder de investeringsmaatschappijen G20 Ventures en Khosla Ventures, Boeing’s investeringstak Boeing HorizonX Ventures en de fabrikant van onder meer lasapparatuur en robotsystemen Lincoln Electric. Digital Alloys heeft een technologie ontwikkeld genaamd Joule Printing. Deze technologie maakt het mogelijk delen van een component in verschillende soorten metaal te printen, zodat thermische, elektrische, magnetische en mechanische eigenschappen van verschillende materialen kunnen worden gecombineerd. Denk hierbij aan de mogelijkheid lichtgewicht titanium te combineren met legeringen die bestand zijn tegen hoge temperaturen. 

‘3D-printen in metaal wordt zelden gebruikt in productie’

“Ondanks veel aandacht is het gebruik van additieve productie in metaal in productietoepassingen beperkt gebleven door de hoge productiekosten, langzame printsnelheden, complexiteit en kwaliteitsproblemen. Huidige methoden nemen te veel tijd in beslag om praktisch te zijn of maken gebruik van gevaarlijke materialen, gespecialiseerde hardware en meerdere complexe afrondende stappen met software om het krimpen van materiaal te compenseren, chemische baden en ovens. Kijk verder dan de hype rond 3D-printen in metaal en je zult zien dat het zelden wordt gebruikt in productie”, schrijft Digital Alloys op zijn website. 

Met Joule Printing wil het bedrijf deze beperkingen elimineren. De technologie maakt gebruik van veelvoorkomende draden als ruw materiaal. Dit in tegenstelling tot veel andere additieve productiesystemen voor metaal, die doorgaans relatief dure poeders als ruw materiaal gebruiken. Digital Alloys meldt dat Joule Printing geschikt is voor iedere soort metaal die in draadvorm beschikbaar is. 

Hoe ziet het printproces eruit?

Het printproces gaat als volgt te werk: 

• De punt van de draad wordt door het systeem naar de gewenste positie geleid;
• Zodra de draad is gepositioneerd, leidt het systeem elektrische stroom door de draad, het werkstuk dat wordt geprint en het printbed om deze op te warmen. Deze elektrische stroom zorgt dat de punt van de draad smelt via een proces dat weerstandsverwarming wordt genoemd. Hierbij wordt warmte ontwikkeld door een elektrische stroom door een weerstand te sturen;
• Dit proces wordt continu herhaald terwijl de printkop beweegt, waardoor kleine druppels metaal worden neergelegd door aan elkaar smelten om een metalen onderdeel te vormen. 

Digital Alloys wijst erop dat het positioneren en smelten van de draad gelijktijdig in één enkele stap gebeurt. Dit maakt allerlei stappen die bij andere technologieën voor 3D-printen in metaal wel nodig zijn overbodig, zoals sintering en het uitspreiden van metaalpoeder op het printbed. De aanpak verlaagt hierdoor de productiekosten, bespaart tijd en vergroot de herhaalbaarheid van het proces. 

Niet-destructieve kwaliteitscontrole

Tijdens het printproces wordt voor iedere geprinte voxel de procesdata opgeslagen. Dit maakt het mogelijk na afloop van het printproces dit proces nauwkeurig na te lopen, waardoor kwaliteitscontroles op een niet-destructieve wijze kunnen worden uitgevoerd. Ook hiermee wijkt Joule Printing af van veel andere 3D-printprocessen voor metaal, waarbij kwaliteitscontrole vaak juist op een destructieve wijze plaatsvindt en dus geprinte onderdelen moeten worden vernietigd om de kwaliteit hiervan te kunnen controleren. 

“Onze investering in Digital Alloys helpt Boeing metalen structurele onderdelen voor de luchtvaart sneller en in grotere volumes te produceren dan tot nu toe mogelijk was”, legt Brian Schettler, managing director van Boeing HorizonX Ventures, uit. “Door te investeren in bedrijven met opkomende additieve productietechnologieën willen we de expertise van Boeing versterken en zowel het ontwerp als de productie van 3D-geprinte onderdelen versnellen om productiesystemen en producten te transformeren.”

Sneller, kosteneffectiever en betrouwbaarder

“Ons nieuwe Joule Printing proces is sneller, kosteneffectiever en betrouwbaarder dan andere methoden”, aldus Duncan McCallum, CEO van Digital Alloys. “Samenwerken met Boeing maakt ons een slimmer en sterker bedrijf. We zetten ons in om Boeing en andere leidende fabrikanten in staat te stellen waardevolle nieuwe producten snel en tegen lagere kosten te produceren door 3D-printen in metaal te integreren in hun productieproces.”

Auteur: Wouter Hoeffnagel
Bron: Boeing
Bron: Digital Alloys (foto)