3D-printen met Inconel is een geavanceerd productieproces waarbij met behulp van additieve technologieën onderdelen van een hittebestendige, corrosiebestendige nikkel-superlegering worden vervaardigd. Hoewel er verschillende additieve methoden bestaan, is Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) specifiek ontwikkeld voor de productie van grote, bijna-net-vormige Inconel-onderdelen met een lengte van meerdere meters.
Voor cruciale sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, energie en olie en gas biedt de mogelijkheid om snel grote componenten van nikkel-superlegeringen te produceren zonder lange doorlooptijden bij gieterijen een aanzienlijk voordeel voor de toeleveringsketen. Deze gids behandelt de specifieke Inconel-kwaliteiten die met MX3D worden geprint (Inconel 625 en 718), het geavanceerde WAAM-proces en de noodzakelijke warmtebehandelingen na het lassen, gedetailleerde mechanische eigenschappen en hoe u met succes zware Inconel-onderdelen op aanvraag kunt bestellen.
Kan Inconel in 3D worden geprint?
Inconel kan met succes via 3D-printen worden vervaardigd met behulp van verschillende industriële additieve fabricageprocessen. De keuze voor een bepaalde technologie is echter bepalend voor de afmetingen en de kostenefficiëntie van het uiteindelijke onderdeel.
Poederbedfusiesystemen zijn bij uitstek geschikt voor het printen van kleine, uiterst complexe Inconel-onderdelen met fijne interne details. Wanneer de bouwtechniek echter om grootschalige onderdelen vraagt, stuit de poederbedtechnologie op fundamentele beperkingen vanwege de kleine vacuümkamers en de astronomische kosten van verstoven superlegeringspoeders.
Robotgestuurde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) lost dit op door het bouwvolume los te koppelen van een vaste machinebehuizing. WAAM maakt gebruik van een meerassige industriële robotarm om standaard Inconel-lasdraad te smelten en dit laag voor laag aan te brengen om grote structurele onderdelen te vervaardigen. Omdat Inconel een uitzonderlijk dure grondstof is, leidt traditionele subtractieve bewerking van gesmede knuppels tot enorme financiële verspilling. De ‘near-net-shape’-afzetting van WAAM verbetert de ‘buy-to-fly’-verhouding drastisch, doordat alleen de benodigde geometrie wordt geprint en de verspilling van kostbare nikkellegeringen tot een minimum wordt beperkt.
Al onze nikkel-superlegeringen worden onderworpen aan strenge mechanische tests en kwaliteitscontroles; u kunt onze volledige WAAM-materialen en certificeringsspecificaties om meer te weten te komen.
3D-prints van Inconel-kwaliteiten MX3D
MX3D richt zich bij de productie uitsluitend op de twee best beproefde en meest veelgebruikte nikkel-superlegeringen in de zware industrie.
Inconel 625 (UNS N06625)
Inconel 625 is een buitengewoon veelzijdige nikkel-chroom-molybdeenlegering die bekend staat om zijn uitstekende corrosie- en oxidatiebestendigheid. Het behoudt een uitstekende structurele vermoeidheidssterkte over een breed temperatuurbereik (van cryogene temperaturen tot 980 °C). Omdat het zeer goed lasbaar is en bestand is tegen spanningscorrosiescheurtjes door chloride-ionen, is met WAAM aangebrachte Inconel 625 de standaardkeuze voor scheepsbouwonderdelen, offshoreplatforms en agressieve chemische verwerkingsomgevingen.
Inconel 718 (UNS N07718)
Inconel 718 is een zeer sterke, precipitatiehardende nikkelsuperlegering. Hoewel het net als 625 een uitstekende corrosiebestendigheid heeft, is het specifiek ontworpen voor structurele stabiliteit bij extreem hoge temperaturen. Het behoudt een uitzonderlijke trek-, vermoeiings- en kruipbreuksterkte tot 700 °C. Daarom wordt Inconel 718, aangebracht via het WAAM-proces, veelvuldig gespecificeerd voor kritieke componenten in de energiesector, onderdelen van gasturbines en constructies lucht- en ruimtevaart onderdelen.
Inconel 625 versus 718
Bij het kiezen van een nikkel-superlegering voor de productie op grote schaal met WAAM-technologie hangt de keuze af van het belangrijkste risico op defecten in de bedrijfsomgeving:
Kies voor Inconel 625 wanneer uw onderdeel wordt blootgesteld aan extreme corrosie in waterige omgevingen, agressieve mariene omgevingen of chemische aantasting, en een uitstekende lasbaarheid vereist.
Kies voor Inconel 718 wanneer uw onderdeel een maximale structurele vloeigrens bij hoge temperaturen en een uitzonderlijke kruipweerstand vereist, en onder zware mechanische belasting zal worden gebruikt.
WAAM Inconel: Proces en warmtebehandeling
Het printen van nikkel-superlegeringen vereist een strikte warmtebeheersing. Bij het WAAM-proces wordt gebruikgemaakt van standaard draadgrondstoffen van ruimtevaartkwaliteit (zoals die welke voldoen aan de AMS-specificaties) en wordt materiaal met zeer nauwkeurig geregelde snelheden aangebracht. Hoewel WAAM over het algemeen metalen kan aanbrengen met een snelheid van 2 tot 8 kg/u, wordt het aanbrengen van Inconel vaak zorgvuldig geregeld binnen specifieke thermische parameters om warmtescheuren te voorkomen en de microstructurele anisotropie die eigen is aan nikkellegeringen te beheersen.
Het belang van warmtebehandeling na WAAM
Om het volledige mechanische potentieel van 3D-geprint Inconel te benutten, is een specifieke warmtebehandeling na het lassen (PWHT) vereist:
Voor Inconel 718: 718 in de staat waarin het is geprint vereist een rigoureuze warmtebehandeling in meerdere fasen (oplossingsgloeien gevolgd door dubbele veroudering). Dit proces zorgt voor de neerslag van de cruciale microstructurele fasen gamma prime ($\gamma’$) en gamma double-prime ($\gamma”$), die volledig verantwoordelijk zijn voor de extreem hoge temperatuursterkte van de legering. Zonder deze stap voldoet het materiaal niet aan de structurele normen voor de lucht- en ruimtevaart.
Voor Inconel 625: Omdat 625 zijn sterkte ontleent aan verharding door vaste oplossing (via molybdeen en niobium) in plaats van aan precipitatieverharding, is vaak slechts een standaard spanningsverlichtings- of gloeicyclus nodig om de WAAM-microstructuur te homogeniseren.
Mechanische eigenschappen en eigenschappen bij hoge temperaturen
Wanneer het via onze MetalXL-software op de juiste wijze wordt aangestuurd en de juiste warmtebehandelingen ondergaat, bereikt met WAAM-technologie aangebracht Inconel mechanische eigenschappen die vrijwel gelijk zijn aan of zelfs beter zijn dan die van gegoten Inconel, en die de normen van gesmeed materiaal vrijwel evenaren.
Geverifieerde mechanische benchmarks
| Materiaalkwaliteit | Toestand | Treksterkte (UTS) | 0,2% opbrengststerkte | Rek (%) | Belangrijkste voordeel |
| Inconel 625 (legering NiCrMo-3) | Zoals gedrukt / gegloeid | ~750 MPa | ~420 MPa | ~35 – 40% | Uitstekende corrosiebestendigheid |
| Inconel 718 | Oplossing: gegloeid en verouderd | ~1300 MPa | ~1050 MPa | ~15 – 20% | Structurele sterkte bij hoge temperaturen |
Opmerking: De specifieke eigenschappen variëren afhankelijk van de geometrie van het onderdeel, de afzettingsstrategie en de exacte warmtecyclische behandelingen. Het kruipgedrag bij hoge temperaturen van Inconel 718 vertoont een hoge stabiliteit, waardoor het geschikt is voor langdurige blootstelling in energietoepassingen.
Toepassingen
Omdat WAAM grote Inconel-onderdelen kan produceren zonder dat daarvoor op maat gemaakte gietvormen nodig zijn, wint het snel aan populariteit in sectoren waar vraag is naar hoogwaardige legeringen.
Olie en gas: Productie van grote, corrosiebestendige onderzeese verdeelstukken, zware klephuizen en blowout preventers die zijn ontworpen om corrosieve vloeistoffen te weerstaan. Lees meer over 3D-printen in de olie- en gasindustrie.
Lucht- en ruimtevaart: De fabricage van grote motorsteunen, uitlaatonderdelen voor het hete gedeelte en structurele beugels, waarbij hoge temperaturen standaardstaalsoorten ongeschikt maken.
Energie en energieopwekking: Productie van zware turbineonderdelen en hogetemperatuurverdeelstukken voor geavanceerde energiecentrales en nucleaire installaties.
Chemische verwerking: De bouw van grootschalige reactievaten en behuizingen voor warmtewisselaars waarvoor de chemische bestendigheid van Inconel 625 vereist is.
Hoe bestel je een onderdeel van Inconel?
De overstap van smeedstukken met lange levertijden naar robotgestuurde productie op aanvraag is met MX3D een eenvoudig proces. Om een aanvraag voor productie op aanvraag in te dienen, heeft ons engineeringteam het volgende nodig:
Digitale geometrie: Een native CAD-bestand waarin de exacte grenzen en de afmetingen van het onderdeel in bijna-net-shape zijn gedefinieerd.
Materiaalspecificatie: Kies tussen Inconel 625 en Inconel 718 op basis van uw thermische en corrosieve bedrijfsomgeving.
Certificering en kwaliteitsborging: Identificatie van vereiste regelgevingsnormen (zoals ASME-, DNV- of AMS-specificaties) en noodzakelijke niet-destructieve tests voor WAAM-onderdelen .
Veelgestelde vragen
Kan Inconel in 3D worden geprint?
Ja. Terwijl poederbedsystemen kleine Inconel-onderdelen printen, wordt Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ingezet om grote Inconel-componenten op meterschaal te 3D-printen met behulp van standaard industrieel lasdraad, wat een zeer kostenefficiënte oplossing biedt voor de zware industrie.
Wat is het verschil tussen Inconel 625 en 718?
Inconel 625 is uitstekend lasbaar en geoptimaliseerd voor extreme corrosie- en oxidatiebestendigheid in maritieme en chemische omgevingen. Inconel 718 is een door neerslag verharde legering die is ontworpen voor maximale structurele vloeigrens en kruipweerstand bij hoge temperaturen, en die doorgaans wordt gebruikt in de lucht- en ruimtevaart en bij de opwekking van elektriciteit.
Wat zijn de eigenschappen van 3D-geprint Inconel?
Wanneer het via WAAM wordt aangebracht en op de juiste wijze thermisch wordt behandeld, bereikt 3D-geprint Inconel een uitzonderlijke mechanische integriteit. Verouderd Inconel 718 kan een treksterkte van meer dan 1300 MPa bereiken, terwijl gegloeid Inconel 625 een treksterkte van meer dan 750 MPa biedt, gecombineerd met een zeer hoge rek (35-40%), waarmee het qua eigenschappen niet onderdoet voor traditioneel gegoten en gesmeed materiaal.
Waarvoor wordt Inconel gebruikt?
Inconel wordt uitsluitend gebruikt in de meest veeleisende industriële omgevingen. Typische toepassingen zijn onder meer onderdelen voor vliegtuig- en scheepsmotoren en uitlaatsystemen, onderzeese olie- en gasverdeelstukken, turbines voor energieopwekking bij hoge temperaturen en vaten voor de verwerking van agressieve chemicaliën.
Aanvullende literatuur
Voor een uitgebreider overzicht van onze mogelijkheden op het gebied van robotgestuurde productie kunt u de WAAM-gids of bekijk ons volledige WAAM-materialen en certificeringsmatrix .
