3D-printen is een coole manier om echte replica's van 3D-computermodellen te maken. Er zijn verschillende manieren om dit in uw eigen huis te doen. FDM-printen met thermoplasten en MSLA-printen met lichtgevoelige harsen zijn zowel relatief betaalbaar als gemakkelijk te kopen. Er zijn andere, meer exotische methoden van 3D-printen die unieke voordelen kunnen bieden. Helaas zijn deze veel duurder en over het algemeen niet geschikt voor de meeste mensen thuis. Een van deze technieken wordt cold spray metal 3D printing genoemd.
De meeste vormen van 3D-printen met metalen hebben veel warmte nodig om het betreffende metaal te smelten of te sinteren. De "koude" in de naam geeft aan dat deze methode van 3D-printen van metalen heel anders is. In plaats van te worden verwarmd, wordt het poedervormige metaal versneld tot supersonische snelheden. Bij een botsing met het doelwit hecht het metaal goed, waardoor het mogelijk is om volledig dichte delen te creëren.
De exacte snelheid die nodig is, hangt af van het metaal, met hardere materialen die snelheden boven Mach 3 nodig hebben. De versnelling wordt bereikt door het gebruik van gecomprimeerd gas. Waar mogelijk wordt normale lucht gebruikt. Maar voor hogere snelheden is stikstof of zelfs helium nodig.
Voordelen
Er is een breed scala aan voordelen die deze techniek van 3D-printen biedt ten opzichte van andere metaalprinttechnologieën. Over het algemeen zullen andere omliggende delen een negatief effect hebben, omdat er veel warmte nodig is. Mogelijk tijdrovende en kostbare demontage en montage vereist om te voorkomen dat de reparatie meer schade aanricht. Koud sproeien van metaalprinten heeft geen invloed op nabijgelegen onderdelen, omdat het geen warmte met zich meebrengt en nauwkeurig kan worden gericht.
Dit maakt in-situ reparaties van complexe machineonderdelen mogelijk. De Amerikaanse luchtmacht toonde bijvoorbeeld het vermogen aan om de slipverbinding van de vleugelkuip van een actief gevechtsklaar vliegtuig te repareren. Traditionele methoden zouden acht weken nodig hebben gehad om het onderdeel te verwijderen. Dit zou een half miljoen dollar kosten om het onderdeel te verwijderen en te vervangen.
Afgezien van het toestaan van in-situ reparaties, is het proces zelf tot 100 keer sneller dan andere vormen van 3D-metaalprinten, waardoor nog snellere doorlooptijden mogelijk zijn. Het werkt met een breed scala aan metalen en maakt het zelfs mogelijk om met meerdere metalen tegelijk te werken. Hierdoor kan een onderdeel aan het ene uiteinde van massief titanium zijn en door een reeks legeringssamenstellingen gaan voordat aan het andere uiteinde massief goud wordt gemaakt. Dit zorgt voor zeer aanpasbare legeringseigenschappen. Er komen geen schadelijke dampen vrij. Al het metaalpoeder wordt gebruikt zonder verspilling.
Koudspray-metaalprinters zijn klein genoeg om met een vrachtwagen te worden vervoerd voor reparaties of productie op locatie. Het is zelfs mogelijk om sensoren en elektronica in het onderdeel in te bedden en eroverheen te printen. Hoewel dit ervan uitgaat dat ze worden beschermd tegen de impact van het afdrukproces.
Beperkingen en nadelen
Ondanks dat het goedkoper is dan traditionele methoden, is het helaas nog steeds niet betaalbaar voor thuisgebruik. Het beperkte aantal aanbieders en de huidige markten (voornamelijk defensie, met enkele ruimtevaarttoepassingen) suggereren dat dit voorlopig niet zal veranderen. Geprinte delen moeten wat nabewerkt worden om de print gladder en scherper te maken. Bovendien is het simpelweg niet mogelijk om bepaalde geometrieën af te drukken vanwege de fysica van het proces.
Koud sproeien van metaal is een uniek proces dat unieke voordelen biedt in uitdagende omgevingen. Helaas zullen de initiële kosten van de machines ervoor zorgen dat deze technologie buiten het reguliere gebruik blijft. De beperkte geometrie zal waarschijnlijk ook potentiële toepassingen beperken. Toekomstige verbeteringen aan de technologie kunnen dit probleem teniet doen.
Heeft u projecten waarbij deze technologie nuttig zou zijn? Laat het ons hieronder weten.