3D-printen met aluminium via WAAM: grootschalige constructieonderdelen uit de legeringsseries 2000, 4000, 5000 en 6000 Belangrijkste punten:

Belangrijke opmerkingen:

• Omzeilt knelpunten in de toeleveringsketen: Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) maakt een einde aan de lange doorlooptijden bij gieterijen en de hoge kosten van het gieten of verspanen van massieve structurele aluminiumonderdelen uit massieve blokken.

• Onbeperkte schaalbaarheid en productie: Werkt zonder de beperkende bouwkamers van traditionele poederbedsystemen en maakt gebruik van meerassige robotarmen om onderdelen van meerdere meters groot te printen in open productieruimtes.

• Superieure afzettingssnelheden: Bereikt een hoge doorvoersnelheid tussen 1,0 en 4,0 kg/u (een toename van 10 tot 40 keer ten opzichte van laserpoedersystemen) met een materiaalbenutting van 100 procent.

• Meer veiligheid en lagere kosten: Er wordt gebruikgemaakt van standaard, in de handel verkrijgbare draad als grondstof, die drie tot tien keer goedkoper is dan verstoven poeders en waarmee de ernstige brand- en explosiegevaarlijke risico’s die gepaard gaan met pyrofore aluminiumpoeder worden uitgesloten.

• Uitzonderlijke mechanische eigenschappen: Levert volledig compacte, gecertificeerde onderdelen met een ongekende ductiliteit (zoals een rek van 30% voor de 5183-legering), waarmee de standaardwaarden voor gietstukken ruimschoots worden overtroffen en die rechtstreeks concurreren met de maatstaven voor gesmeed materiaal.

Geavanceerde additieve productie met aluminium

Als toonaangevende oplossing voor 3D -printen met aluminium verandert het Wire Arc Additive Manufacturing-proces van MX3D de productie in de zware industrie ingrijpend. Of u nu op zoek bent naar een 3D-aluminiumprinter met hoge capaciteit of een 3D-aluminiumprinter voor grootschalige constructieonderdelen: geavanceerde additive manufacturing met aluminium biedt een onbeperkt en kosteneffectief alternatief voor de beperkingen van traditionele productiemethoden. Met behulp van een sterk geoptimaliseerde robottoorts voor aluminium WAAM (of aluminium WAAM) smelt dit proces laag voor laag metaaldraad als grondstof om op verzoek zware, bijna-net-vormige objecten te vervaardigen zonder dat er aangepaste gereedschappen of mallen nodig zijn.

Technische en inkoopteams worden geconfronteerd met een hardnekkige knelpunt in de toeleveringsketen bij de inkoop van enorme structurele aluminiumonderdelen. Grote constructies, zoals bovenbouwen van schepen, op maat gemaakte jachtonderdelen of zware schotten voor de lucht- en ruimtevaart, zijn buitengewoon complex om te gieten, uitzonderlijk duur om bij kleine aantallen uit massieve blokken te verspanen, en gaan vaak gepaard met zeer lange productietermijnen bij gespecialiseerde gieterijen.

Onze geavanceerde productiefaciliteit is gespecialiseerd in het printen van gecertificeerde componenten uit de legeringsseries 2000, 4000, 5000 en 6000 — waaronder constructielegeringen 4018, 4046, 5183, 5356 en 6063, en legeringen van lucht- en ruimtevaartkwaliteit zoals 2319 — die allemaal zijn geclassificeerd volgens EN ISO 18273. Dankzij deze capaciteit kunnen de maritieme, architecturale, defensie- en lucht- en ruimtevaartsectoren hun doorlooptijden drastisch verkorten en tegelijkertijd robuuste, aan de normen beantwoordende structurele prestaties realiseren. Bovendien blijft MX3D het assortiment industriële materialen uitbreiden en zorgen we voor metallurgische uitmuntendheid bij zowel lichtgewicht legeringen als geavanceerde staalsoorten door gebruik te maken van onze uitgebreide materiaal- en certificeringsrichtlijnen. Deze systematische controle stelt ons in staat om gecertificeerde componenten te leveren voor de meest veeleisende technische omgevingen, waaronder hoogwaardige toepassingen waarbij gebruik wordt gemaakt van geavanceerde legeringen zoals Super Duplex roestvrij staal.

Waarom additieve fabricage met booglas geschikt is voor aluminium onderdelen

Industriële productiestrategieën vereisen een duidelijke technologische onderbouwing voordat conventionele methoden zoals gieten of smeden worden vervangen. WAAM biedt concrete voordelen voor grootformaat aluminium, met name in vergelijking met poederbed- of koudfusietechnieken.

Schaalbaarheid zonder beperkingen door het poederbed

De conventionele laserpoederbedfusie (LPBF) wordt sterk beperkt door het fysieke volume van de interne verwerkingskamers, waardoor de maximale afmetingen van onderdelen doorgaans beperkt blijven tot minder dan 500 millimeter. Door deze beperkte schaal zijn poederbedmachines volstrekt ongeschikt voor grote constructies in de scheepsbouw of de civiele techniek. Bovendien is poederbedprinten grotendeels beperkt tot specifieke siliciumrijke legeringen, zoals AlSi10Mg, om thermische scheurvorming tijdens het afkoelen te voorkomen.

Robotgestuurde draadboogtechnologie werkt zonder de beperkingen van conventionele bouwkamers en maakt gebruik van het onbeperkte bereik van een meerassige robotarm om zware onderdelen met een spanwijdte van meerdere meters te printen in een open productieruimte. Voor toepassingen die een zeer strenge atmosferische afscherming vereisen, integreert MX3D op maat ontworpen klimaatkamers om een nauwkeurige atmosferische regeling van de laszone te garanderen zonder dat dit ten koste gaat van het bouwvolume.

Draadmateriaal versus aluminiumpoeder: een cruciaal verschil

De mechanische, financiële en veiligheidsverschillen tussen de verschillende soorten grondstoffen vormen een belangrijke overweging voor inkoopmanagers in de industrie. Los aluminiumpoeder brengt in een fabrieksomgeving ernstige operationele risico’s met zich mee. In zijn fijn verstoven vorm is aluminiumpoeder sterk pyrofoor, waardoor het een voortdurend brand- en explosiegevaar vormt dat gespecialiseerde explosieveilige opslag, strenge klimaatbeheersing en volledig inerte gasomgevingen vereist tijdens de verwerking en het printen.

Voor industriële lasdraad wordt dezelfde veilige, stabiele grondstof gebruikt die al decennialang in commerciële MIG-laslijnen (Metal Inert Gas) wordt toegepast. Lasdraad elimineert brandgevaar, kan veilig worden verwerkt in open fabrieksomgevingen en is aanzienlijk goedkoper: de prijs ligt tussen de drie en tien keer lager per kilogram dan de hoge prijs die voor verstoven poeders wordt gevraagd.

Hoge afzettingssnelheden: een enorme productiviteitssprong

Naast de fysieke schaal biedt draadboogafzetting een enorm voordeel op het gebied van doorvoercapaciteit. Terwijl traditionele LPBF-systemen doorgaans werken met beperkte afzettingssnelheden van 0,1 tot 0,3 kg/u, bereikt het aluminium WAAM-proces van MX3D regelmatig hoge afzettingssnelheden tussen 1,0 en 4,0 kg/u. Dit betekent een 10- tot 40-voudige toename van de productiedoorvoer, waardoor het proces bijzonder rendabel is voor omvangrijke, meerdere meters grote constructieonderdelen. Bovendien zorgt de draadaanvoer voor een materiaalbenutting van bijna 100 procent binnen het lokale smeltbad, waardoor de kostbare cycli van terugwinning, zeven en afvalbeheer – die bij poedersystemen onvermijdelijk zijn – volledig worden omzeild.

Beschikbare aluminiumlegeringen voor WAAM

Dankzij de flexibiliteit van draadgrondstoffen kan MX3D standaardlegeringen voor constructiedoeleinden, scheepsbouw, defensie en lucht- en ruimtevaart verwerken, waarmee ingenieurs al vertrouwd zijn. De onderstaande tabel geeft een overzicht van het volledig gecertificeerde assortiment technische legeringen die via ons MetalXL-platform worden verwerkt.

Referentietabel voor aluminiumlegeringsseries

Alloy-serie	Officiële EN ISO 18273-klasse	Belangrijke materiaaleigenschappen	Belangrijkste structurele toepassingen
2319-serie   (Al Cu)	S Al 2319   (AlCu6MnZrTi)	Hoge sterkte bij hoge temperaturen; voldoet aan de normen voor de lucht- en ruimtevaart.	Gespecialiseerde constructieframes voor de lucht- en ruimtevaart, op maat gemaakte bevestigingssystemen voor defensie.
4018- en 4046-serie   (Al Si)	S Al 4018 (AlSi7Mg)   S Al 4046 (AlSi10Mg)	Zeer vloeibaar tijdens het smelten; uitstekend siliciumgehalte om scheurtjes bij het afdrukken te voorkomen.	Complexe industriële gereedschappen, op maat gemaakte pomponderdelen, behuizingen.
5183- en 5356-serie   (Al Mg)	S Al 5183 (AlMg4,5Mn0,7)   S Al 5356 (AlMg5Cr)	Uitstekende corrosiebestendigheid; niet warmtebehandelbaar; hoge structurele integriteit in maritieme toepassingen.	Maritieme constructies, onderdelen voor jachten, drukvaten en apparatuur voor chemische vloeistoffen.
6063-serie   (Al Mg Si)	S Al 6063   (AlMg0,7Si)	Goede mechanische sterkte, goed lasbaar, uitstekende structurele veelzijdigheid. In tegenstelling tot de 5xxx-serie is 6063 warmtebehandelbaar, waardoor thermische bewerking na het drukken mogelijk is om optimale mechanische prestaties te realiseren.	Civiele techniek, architectuur, verbindingselementen en algemene constructietoepassingen.

MX3D Aluminium WAAM: Specificaties en mogelijkheden

Om een additief proces voor structureel gebruik te valideren, is een transparante monitoring van de mechanische eigenschappen en strenge referentiewaarden voor de nabewerking vereist.

Materiaaleigenschappen en prestaties

Door de afdrukparameters te optimaliseren en gebruik te maken van gekalibreerde parametersets binnen onze eigen software, bereiken geprinte aluminiumonderdelen indrukwekkende mechanische eigenschappen die ruimschoots de standaardwaarden voor gietstukken overtreffen en zich rechtstreeks kunnen meten met de referentiewaarden voor gesmeed materiaal.

Mechanische eigenschap	WAAM 5183 (MX3D-proces)	Gesmeed 5183	Cast 5183	LPBF 5183
Maximale treksterkte	290 MPa	280 – 350 MPa	300 – 330 MPa	270 – 330 MPa
0,2 procent vloeigrens	130 MPa	130 – 180 MPa	125 – 145 MPa	150 – 160 MPa
Rekpercentage	30%	11% – 16%	<15%	20% – 31%

 Opmerking over de uitzonderlijke vervormbaarheid van het materiaal

The 30% elongation achieved by the MX3D WAAM 5183 process represents an extraordinary benchmark for printed aluminium. This exceptional ductility significantly outperforms traditional cast (<15%) or wrought (11%–16%) values, providing superior resistance to fatigue, impact, and cracking in high-stress structural configurations.

Nabewerking voor structureel aluminium WAAM

Om volledige certificering te verkrijgen, is een gestructureerde reeks bewerkingen na het drukken vereist, waaronder:

• Thermische ontspanningscycli: Gedrukte aluminiumconstructies ondergaan een gecontroleerde thermische ontspanningsbehandeling om interne restspanningen te verminderen en absolute geometrische stabiliteit te garanderen tijdens verdere bewerkingen.

• CNC-bewerking: Bij subtractief frezen worden, afhankelijk van het eindgebruik van het printstuk, de rimpels van de lasnaad aan de buitenkant van de pasvlakken of kritieke raakvlakken verwijderd, zodat het onderdeel aan de definitieve, nauwkeurige toleranties van de tekening voldoet.

• Oppervlaktebescherming: Onderdelen die in zware zoutwateromstandigheden worden ingezet, ondergaan geavanceerde oppervlaktebehandelingen, waaronder anodiseren of gespecialiseerde primers en beschermende coatings van maritieme kwaliteit, om de levensduur in deze omgeving te maximaliseren.

• Niet-destructief onderzoek (NDT): Technici passen strenge NDT-methoden toe, zoals röntgenonderzoek en ultrasone scans, om de interne dichtheid te controleren en ervoor te zorgen dat de normwaarden volledig worden nageleefd.

Referentieprojecten in de praktijk

Onze productiefaciliteit in Amsterdam heeft met succes grootformaat aluminiumprojecten uitgevoerd in diverse sectoren:

• De aluminium bolkiel: deze indrukwekkende bolkiel van vier meter lang en 8 mm dik is op maat ontworpen door KM Yachtbuilders en via robotgestuurde WAAM-printtechnologie door MX3D vervaardigd met 5356-aluminiumdraad van maritieme kwaliteit. De kiel is voorzien van interne structurele verstevigingselementen om de algehele structurele integriteit te verbeteren. Het oppervlak is met de hand afgewerkt en de binnenruimte is gevuld met lood dat als structurele ballast dient, waarmee wordt aangetoond hoe dit proces zich uitstekend leent voor het op maat vervaardigen van jachtonderdelen op hoog niveau.

• Het Schindler Elevate-project: Dit onderzoek, dat in samenwerking met het Zwitserse liftbedrijf Schindler werd uitgevoerd, maakte gebruik van topologie-optimalisatie om liftkooien radicaal opnieuw te ontwerpen. De volledige constructie van de liftkooi werd geprint in aluminium met behulp van de legering AlMg4,5Mn (kwaliteit 5183) vanwege de uitzonderlijk sterke materiaaleigenschappen ervan, wat resulteerde in een aanzienlijke gewichtsvermindering van de constructie en kortere innovatiecycli.

Toepassingen van 3D-printen met aluminium

Dankzij de unieke combinatie van geen gereedschapskosten, snelle afzetting en uitgebreide vormgevingsmogelijkheden kan aluminium vervaardigd met de draadboogtechniek kritieke knelpunten in de toeleveringsketen in vier belangrijke marktsectoren aanpakken.

Maritiem

De maritieme sector vormt een belangrijk toepassingsgebied voor WAAM met aluminium. Door conventionele toeleveringsketens moeten scheepsexploitanten maandenlang wachten op gietstukken wanneer cruciale dekonderdelen of constructie-elementen defect raken. Door WAAM toe te passen met legeringen van maritieme kwaliteit, zoals 5356 of 5183, kunnen exploitanten op verzoek lichtgewicht dekkonstructies, op maat gemaakte bolkielen en gespecialiseerde ventilatieopeningen printen, waardoor volledige naleving van de voorschriften van classificatiebureaus wordt gewaarborgd en dure stilstandtijd van schepen wordt beperkt.

Architectuur en bouw

De moderne bouwtechniek is sterk afhankelijk van lichtgewichtmaterialen om ambitieuze architectonische ontwerpen te realiseren. Met WAAM kunnen bouwkundig ingenieurs vrije-vormknooppunten, op maat gemaakte gevelbeugels en sterk geoptimaliseerde lichtgewicht constructieframes ontwerpen die bij kleine productievolumes niet op een kosteneffectieve manier kunnen worden geëxtrudeerd of gegoten.

Automobielindustrie en motorsport

Bij de ontwikkeling van high-performance auto’s zijn rapid prototyping en optimalisatie van lichtgewicht constructies van cruciaal belang. WAAM biedt engineeringteams de mogelijkheid om grote, unieke prototypes van subframes voor voertuigen, op maat gemaakte ophangingen en lichtgewicht montagemallen of gereedschapsopstellingen rechtstreeks vanuit digitale modellen te printen, waardoor de lange doorlooptijden die gepaard gaan met traditionele prototypegereedschappen volledig worden omzeild.

Lucht- en ruimtevaart

Voor constructieframes in de lucht- en ruimtevaart, waarbij massieve ruwe aluminiumblokken traditioneel worden gefreesd tot dunwandige constructies, biedt WAAM een efficiënt alternatief. Door ribben, beugels en verstevigingselementen in een vorm die al bijna de uiteindelijke vorm heeft op basisplaten aan te brengen met behulp van 2319-draad van lucht- en ruimtevaartkwaliteit, kunnen luchtvaartfabrikanten hun ‘buy-to-fly’-verhouding drastisch verlagen, waardoor ze aanzienlijke materiaalkosten op hoogwaardige legeringen besparen.

Veelgestelde vragen over 3D-printen met aluminium

Kan WAAM op aluminium printen?

Ja, additive manufacturing met draadboog is volledig geoptimaliseerd voor aluminiumlegeringen. Het proces combineert een industriële robotarm met een gespecialiseerde lasstroombron om hoogwaardig aluminiumdraad als grondstof aan te brengen in open fabrieksomgevingen.

Welke aluminiumlegeringen kunnen met WAAM worden gebruikt?

De technologie maakt gebruik van standaard, in de handel verkrijgbare lasdraden. MX3D ondersteunt officieel de maritieme series 5356 en 5183, de constructieserie 6063, de siliciumrijke series 4018 en 4046 en de lucht- en ruimtevaartstandaard 2319, die allemaal nauwkeurig zijn gecatalogiseerd volgens de EN ISO 18273-normen.

Wat zijn de mechanische eigenschappen van met WAAM-technologie geprint aluminium?

Met de juiste afdrukparameters bereiken verschillende aluminiumlegeringen na het afdrukken uitstekende mechanische eigenschappen die ruimschoots de standaardwaarden voor gietstukken overtreffen en zich kunnen meten met de referentiewaarden voor bewerkt materiaal, waardoor ze een uitzonderlijke ductiliteit en sterkte bieden.

Is 3D-geprint aluminium geschikt voor maritieme omgevingen?

Ja, mits de juiste legeringsserie wordt gekozen. Door gebruik te maken van de magnesiumrijke 5356- of 5183-draad als grondstof wordt gewaarborgd dat de afgewerkte, volledig dichte 3D-geprinte onderdelen dezelfde corrosiebestendige eigenschappen bezitten als de traditionele platen van maritieme kwaliteit die in de scheepsbouw worden gebruikt.

Welke certificeringen gelden voor de productie van MX3D-aluminium?

MX3D is met succes gecertificeerd volgens de AM Facility-certificering van Lloyd’s Register en beschikt over een ISO 9001-kwaliteitscertificaat van DNV. Onze printprocessen en componenten worden stelselmatig gekwalificeerd volgens de eisen van DNV ST B203, API 20S, ASME Sectie IX en vele andere normen.

Klaar om op aluminium te printen?

Voor de overstap van uw grootschalige componenten naar additieve fabricage met draadboog is een betrouwbare partner met bewezen technische expertise nodig. MX3D biedt complete, geautomatiseerde productiecellen en uitgebreide contractprintdiensten die zijn geoptimaliseerd voor structurele aluminiumtoepassingen. Vanuit ons technisch centrum in Amsterdam verzorgt ons team alles, van de eerste legeringskeuze en het automatisch genereren van bewerkingsbanen tot realtime thermische monitoring en het bijhouden van de uiteindelijke kwalificatie.

Organisaties die behoefte hebben aan een actuele projectraming, een beoordeling van de structurele haalbaarheid of de onmiddellijke productie van onderdelen, kunnen een aanvraag indienen via onze speciale kanalen hieronder:

• Vraag een offerte aan voor een lopend project: Vraag een offerte aan →

• Ontdek geavanceerde hardware-integratie: Ontdek MX3D WAAM-systemen →

• Gecertificeerde onderdelen op aanvraag bestellen: Bestel onderdelen op aanvraag →