case study hartech

Case study: 3D printen en materiaalbeproeving

Nu 3D printen of additive manufacturing het experimentele stadium voorbij is en inmiddels voor structurele onderdelen word gebruikt, is het van levensbelang om de materiaaleigenschappen van de ”prints” te monitoren. Zo worden gasturbine onderdelen, medische implantaten en structurele vervangingsonderdelen inmiddels geprint. Om dure schades te voorkomen is het zeker nuttig de geprinte materialen en producten te beproeven op trek, druk en buiging.

kunststof dogboneproef

Achtergrond

Bij productie door middel van verspanende technieken zijn de mechanische materiaaleigenschappen van het ingekochte materiaal bekend. Een fabrikant van kunststof- en metalen halffabricaten test van elke batch enkele proefstaven. Metaal kan met een 3.2 certificaat worden aangeschaft waarop onder andere de treksterke en de rek van de geproduceerde batch staan.

De uitdaging

Bij 3D printen wordt door de fabrikant van het metaalpoeder of filaments ook de materiaaleigenschappen opgegeven. Maar nu maken we het uiteindelijke materiaal zelf in een machine met soms wel honderden variabelen. Bij foutieve instellingen of een niet goed werkende machine kan de print veel minder sterk zijn dan verwacht. Ook kan het voorkomen dat er veel verschil zit in de X, Y of Z oriëntatie. De “failure modus” of het breukvlak ziet er ook heel anders uit dan gewalst of gegoten materiaal. 3D geprint materiaal kan de treksterkte van gewalste of gegoten materialen benaderen!

De oplossing

Voor onderdelen die er toe doen kan men een platte (dogbone) of ronde (DP5 of DP10) proefstaaf mee printen in de X, Y en Z richting om een materiaaltest uit te voeren. Als alternatief kan ook het volledige product getest worden. De stijfheid van een product kan gemeten worden op een product dat nog gebruikt gaat worden. Voor het meten van de trek- of druksterkte met rek moet men een product opofferen. Uit de treksterkte kan men al zeer veel afleiden maar ook het meten van de hardheid en kerfslagwaarde (taaiheid/brosheid bij bepaalde temperatuur) kan noodzakelijk zijn.

3d geprinte nokkenas

De resultaten

HARTECH meet- & testapparatuur bv levert met de opkomst van 3D printing trekbanken aan fabrikanten van 3D printers en in toenemende mate aan gebruikers. Via deze link kunt u een CAD file downloaden met een grote (kunststof) en kleine (metaal) dogbone proefstaaf. Deze print kan tijdens de beurs op onze stand beproefd worden. Het spannings-rekdiagram sturen wij na de beurs per mail toe.

Download hier de CAD files van de proefstaven: http://tinyurl.com/y6786fy6