Additieve productie heeft de expertise van de poederspecialisten nodig

Industriële 3D-printing – ook wel additieve of generatieve productie genoemd – wint snel aan belang. Nieuwe toepassingsgebieden ontstaan, de materiaalontwikkeling en procesoptimalisatie gaan voortdurend vooruit. Veel van de hiervoor gebruikte materialen zijn poedervormig en vereisen bij productie, kwaliteitsborging, verwerking en logistiek de knowhow van poederexperts. Hun innovatieforum is de vakbeurs voor poeder, granulaten en bulkgoederen POWTECH, die dit jaar van 30 september tot 1 oktober 2020 plaatsvindt als Special Edition in Nürnberg. Met een aangepast concept in verband met de wereldwijde COVID-19-impact richt de POWTECH Special Edition dit jaar zich op kennisoverdracht – onder andere over 3D-printen.

Rapid Prototyping, oftewel het bouwen van demonstratie- en functionele modellen, vormde de oorsprong van additieve productie. Het belangrijkste voordeel – het verkorten van alle cyclustijden van productontwikkeling via productie tot marktintroductie – maakte deze technologie geschikt voor serieproductie. De probleemloze personalisering van producten of het integreren van extra functies lukt zo in kortere tijd en tegen lagere kosten. Additieve productie biedt bedrijven daarmee een uitstekende mogelijkheid om zich te onderscheiden van de concurrentie, sneller te handelen en ook milieuvriendelijker te produceren.

De productiemethode heeft inmiddels in veel sectoren ingang gevonden. Daarbij opent ze zowel voor veeleisende gebieden zoals gezondheidszorg, automotive & mobiliteit of ruimtevaart nieuwe mogelijkheden, alsook voor massamarkten zoals lifestyle & consumptiegoederen of productie & industrie. Het doel is altijd om zich te onderscheiden door industrieel 3D-printen en toekomstbestendig te blijven.

20 instituten vormen alliantie voor generatieve productie

Het complexe scala van deze veelbelovende productietechnologie te optimaliseren, is de taak van de daarvoor opgerichte Fraunhofer-alliance ‘Generatieve productie’. Zij integreert twintig Fraunhofer-instituten in heel Duitsland, die zich – gericht op de onderzoeksthema’s materialen, technologie, engineering, kwaliteit en software & simulatie – bezighouden met de thematiek van additieve productie. Hiermee vormen zij de volledige procesketen af.

Het materiaalonderzoek biedt antwoorden op actuele vragen op het gebied van energie, gezondheid, mobiliteit, informatietechnologie en communicatie, evenals bij bouwen en wonen. Moderne lichtgewichtmaterialen besparen kosten en energie, keramische microbrandstofcellen voorzien elektronische apparaten van energie, en nieuwe materialen uit hernieuwbare grondstoffen ontlasten het milieu. In de sector van additieve productie richten de instituten van de alliantie zich op de volgende materialen:

- Metaal – staal, titanium en aluminium
- Keramiek – oxiden, carbiden, silicaten en bioactieve keramieken
- Kunststoffen – polymeren en thermoplastische materialen

Metalen, keramische en polymerenpoeders dienen direct of ingebouwd in filamenten als uitgangsmateriaal voor het grootste deel van de additieve productieprocessen. Hun morfologie en samenstelling beïnvloeden niet alleen de verwerkbaarheid tijdens het productieproces, maar ook de eigenschappen van de geproduceerde onderdelen. Als fundament voor nieuwe innovatieve producten en ter optimalisatie van additieve productieprocessen gebruikt het Fraunhofer-instituut technologieën om de poedermaterialen aan te passen aan de productieprocessen en producteigenschappen. De poedermaterialen worden hiervoor met behulp van fysische gasfase-depositie (PVD) of atoomlagen-depositie (ALD) bedekt met een dunne laag. Afhankelijk van het gebruikte laagmateriaal kunnen hier verschillende functies worden gerealiseerd. Zo dient het laagmateriaal bijvoorbeeld voor microlegering van metaalpoeders om kritische materiaaleigenschappen (scheurvorming, ductiliteit, etc.) gericht te optimaliseren. Ook kan de stroming van het poeder aanzienlijk worden verbeterd, zodat ook sterk agglomererende poedermaterialen verwerkbaar worden. Daarnaast kan de elektrische geleidbaarheid van de poeders – en dus van het eindproduct – worden aangepast en kan de corrosiebestendigheid worden verbeterd. Toekomstige ontwikkelingen richten zich bijvoorbeeld op het afzetten van dunne harde coatings, die nieuwe mogelijkheden voor materiaalkunde openen. Ook ligt de focus op opschaling naar hogere productievolumes om industriële toepassing mogelijk te maken.

Bovendien biedt de Fraunhofer-alliance Generatieve productie op maat gemaakte materialen voor speciale toepassingen, afzonderlijke processen en volledige procesketens – ook rekening houdend met conventionele technologieën.

POWTECH 2020 Special Edition: Veilig netwerken

De vakbeurs POWTECH biedt specialisten uit de procesindustrie en ingenieurs die inzetten op de toekomsttechnologie van additieve of generatieve productie, de ideale omgeving voor kennisuitwisseling – van de analyse van deeltjes tot de kernprocesstappen van mengen, zeven, afscheiding en classificatie, tot de onderwerpen van poederdosering, opslag en poederlogistiek. Maar ook oplossingen voor het ontstoffen van metaalpoeders worden op POWTECH getoond. De editie van dit jaar richt zich, als gevolg van de wereldwijde impact van de coronapandemie, in bijzonder op kennisoverdracht. Het hart van de POWTECH Special Edition vormen de vakforums, die onder naleving van alle veiligheidsvoorschriften in twee beurshallen worden georganiseerd. De begeleidende vakbeurs biedt alle exposanten de mogelijkheid om hun innovaties efficiënt en aantrekkelijk te presenteren. Voorgedefinieerde standbouwconcepten en ruime meeting-ruimtes garanderen naleving van alle hygiëne- en veiligheidsrichtlijnen. Deel van het programma wordt na afloop van het evenement online beschikbaar gesteld voor deelnemers.