Onderdeel van onze Complete gids voor additieve fabricage met draadboog →
Waarom is WAAM beter dan gieten en smeden?
Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) is een technologie voor het printen van metaal waarmee sterkere, sneller geproduceerde en duurzamere onderdelen kunnen worden vervaardigd. Deze technologie speelt in op de behoeften van bedrijven en industrieën wereldwijd die op zoek zijn naar een betrouwbare, efficiënte en schaalbare printoplossing die 24/7 beschikbaar is, evenals een volledig gecontroleerde en gemonitorde projectworkflow en printproces. De mogelijkheid om processen te versnellen is een cruciaal voordeel waarmee WAAM de overhand heeft op giet- en smeedmethoden, de meer traditionele technieken binnen de additive manufacturing. Aangezien WAAM de noodzaak van speciaal gereedschap en lange doorlooptijden bijna volledig elimineert, kan het functionele metalen onderdelen binnen enkele dagen in plaats van weken leveren, waardoor prototyping, time-to-market en reparaties ter plaatse aanzienlijk worden versneld.
Bovendien biedt WAAM aanzienlijke voordelen in situaties waarin traditionele productiemethoden te kampen hebben met hoge kosten, lange doorlooptijden of een gebrek aan flexibiliteit. Zo hebben we bijvoorbeeld een bronzen waaier veel sneller en nauwkeuriger geprint dan anderen met giet- of smeedtechnieken zouden hebben kunnen realiseren. Wat de doorlooptijden betreft, zorgde het eindresultaat van het bronzen waaierproject – dankzij het feit dat het met WAAM-technologie is geprint – voor een zeer snelle productie, waardoor een veel kortere doorlooptijd werd gerealiseerd. Wat de cijfers betreft: de WAAM-printtijd voor dit project bedroeg één maand, in tegenstelling tot de doorlooptijden die gebruikelijk zijn bij giet- en smeedmethoden, die 6-8 maanden bedragen.
Naast het op maat vervaardigen van metalen onderdelen op bestelling, maakt MX3D grootschalig 3D-printen aanzienlijk eenvoudiger met MetalXL . Onze eigen software biedt een complete en intuïtieve workflow voor alle Wire Arc Additive Manufacturing-systemen. Bedrijven weten hoe belangrijk tijdbesparende procedures zijn, vooral als het gaat om projectoplevering, kapitaalinvesteringen en vervolgstappen om onnodige overzichten en complexiteit te vermijden – allemaal zaken die met WAAM-technologie kunnen worden opgelost technologie .
Wanneer moet je additive manufacturing gebruiken en hoe kies je de beste technologie?
Bij Wire Arc Additive Manufacturing kan een eerste exemplaar binnen 2 tot 4 weken worden geleverd, terwijl zandgieten doorgaans 16 tot 24 weken in beslag neemt voor het maken van de matrijs, het gieten, het reinigen en het bewerken (afhankelijk van het onderdeel). Wanneer de kosten van stilstand hoger zijn dan de productiekosten, wordt WAAM de meest economische optie. Deze kostenbesparende redenering geldt met name voor bedrijven die continu en constant moeten printen, aangezien deze printmethode een aanzienlijke tijd- en kostenbesparing garandeert, waardoor het de beste oplossing is voor de meeste printprojecten.
Ook al beseffen we dat traditionele methoden voor specifieke projecten of verzoeken kunnen worden ingezet, blijft de WAAM-technologie een aanzienlijk efficiëntere, flexibelere en effectievere oplossing. Deze flexibiliteit en aanpasbaarheid van de technologie zijn doorslaggevende factoren bij de keuze voor deze printmethode bij complexe projecten en geometrieën. WAAM stelt bedrijven in staat om in bepaalde situaties hun printopdrachten met glans uit te voeren, om complexe onderdelen met een aanzienlijk grotere precisie en minder materiaalverspilling te printen, allemaal kenmerken die een continuïteit in de workflow bieden die andere methoden niet kunnen garanderen, mede dankzij de mogelijkheid om op meerdere assen te printen en vooral om 24 uur per dag te kunnen printen, waarbij alles wordt aangestuurd via onze geavanceerde MetaXL WAAM-software.
De software biedt volledige controle over alle parameters en de workflow, en maakt het mogelijk om alle procesinstellingen en afdrukstappen aan te passen en op maat te maken, zodat een zuivere, nauwkeurige en efficiënte afdruk wordt gegarandeerd vanaf het moment dat het afdrukproces via de software wordt gestart. De software zorgt voor betere prestaties en een hogere productiviteit dankzij dynamische sensoren voor continue controle en bewaking.
WAAM versus gieten versus smeden: een vergelijking naast elkaar
In de onderstaande tabellen worden de belangrijkste verschillen tussen WAAM en traditionele productieprocessen samengevat. Deze waarden geven de typische prestaties van MX3D weer en zijn in overeenstemming met de gangbare normen, kwaliteits- en productiestandaarden in de sector.
Tabel 1
| Factor | WAAM (draadboog-AM) | Zandgieten | Fijngietwerk | Smeden |
|---|---|---|---|---|
| Levertijd (eerste artikel) | 2 tot 4 weken | 10 tot 16 weken | 12 tot 20 weken | 14 tot 24 weken |
| Benodigde gereedschappen | Geen | Patronen en mallen | Wasmallen en keramische mallen | Dit |
| Gereedschapskosten | €0 | € 8.000 tot € 60.000 | € 15.000 tot € 120.000 | € 60.000 tot € 500.000 |
| Minimale bestelhoeveelheid | 1 | 5 tot 10 | 10 tot 50 | 50 tot 100 |
| Reeks van onderdeelmaten | Ruim voor zijn klasse (2200 x 14000 x 1700 mm) met MX3D M1
Tot 10 meter (met MX3D MX) |
Tot 5 meter | Tot 1 meter | Tot 3 meter |
| Afzettingssnelheid | Capaciteit van 3 tot 12 kg per uur (staal) | Niet van toepassing | Niet van toepassing | Niet van toepassing |
| Materiaalgebruik | 85 tot 92 procent | 60 tot 70 procent | 85 tot 95 procent | 50 tot 60 procent |
Specificaties met betrekking tot het bereik van de afmetingen voor het MX3D Metal AM M1-systeem: print onderdelen tot 2.200 mm (B) x 1.400 mm (D) x 1.700 mm (H).
Specificaties met betrekking tot het afmetingenbereik voor het MX3D Metal AM MX-systeem: print onderdelen van meer dan 2 meter en met een gewicht van meer dan 5 ton.
Lees meer over onze Metaal-AM-systemen .
Tabel 2
| Factor | WAAM (draadboog-AM) | Zandgieten | Fijngietwerk | Smeden |
|---|---|---|---|---|
| Oppervlakteafwerking (zoals geproduceerd) | 30 tot 45 micrometer | Ra 12 tot 25 micrometer | Ra 3 tot 6 micrometer | 6 tot 12 micrometer |
| Mechanische eigenschappen | Vergelijkbaar met gesmeed of gehamerd na warmtebehandeling | Minder dan gesmeed | Variabele | Uitstekend dankzij de nerfrichting |
| Kosten van ontwerpwijzigingen | Alleen software-update | Nieuwe patronen en mallen | Nieuwe gereedschappen van was en keramiek | Nieuwe matrijzen |
| Nabewerking | CNC-bewerking en warmtebehandeling | Reiniging en bewerking | Minimale bewerking | Verspanen |
| Het meest geschikt voor | Kleine hoeveelheden, grote onderdelen, snelle levering | Middelgroot tot groot volume, complexe vormen | Hoge precisie, kleine tot middelgrote onderdelen | Constructiedelen met hoge sterkte |
Deze waarden geven de typische prestaties weer. De werkelijke resultaten kunnen variëren afhankelijk van de geometrie, de materiaalkwaliteit en de certificeringseisen.
Beslissingstabel
| Scenario | De beste keuze |
|---|---|
| Groot + op maat + spoedeisend | WAAM |
| Grote hoeveelheden | Casting |
| Maximale kracht cruciaal | Smeden |
Voor andere gedetailleerde vergelijkingen: WAAM versus 3D-laserprinten | Is WAAM kosteneffectief?
Wanneer kiest u voor WAAM in plaats van gieten of smeden? (Keuzegids: WAAM versus smeden en gieten)
WAAM-materialen: ruime beschikbaarheid en veelzijdigheid
Als het gaat om materialen die we kunnen gebruiken om te printen met deze technologie , is een ander zeer positief aspect van WAAM dat deze printtechniek in de praktijk kan worden gekozen om met vrijwel elk type lasdraad te printen, zoals legeringen. De materialen worden geëvalueerd en geselecteerd om een hoog kwaliteitsniveau te bieden door certificeringsnormen te volgen, wat efficiëntie en stevigheid garandeert en de algehele kwaliteit en duurzaamheid van het geprinte onderdeel in de verschillende beschikbare materialen waarborgt. De algemeen verkrijgbare lasdraden en het continue printproces, waarbij geen afzonderlijke onderdelen worden samengesmolten, laag na laag, zorgen ervoor dat het uiteindelijke geprinte onderdeel volledig functioneel is en klaar is voor gebruik voor de beoogde doeleinden.
Kleine oplagen of eenmalige productie
Een ander belangrijk aspect waarin de WAAM-technologie superieur is aan andere methoden en snellere doorlooptijden biedt, is het feit dat er geen matrijzen en mallen nodig zijn, waardoor de stappen die nodig zijn om met het printen te beginnen en dit te controleren, eenvoudiger zijn. Een voorbeeld van de toepassing van deze technologie en de voordelen ervan is ons project met bronzen waaiers, dat verderop in de tekst nader wordt besproken. Het feit dat deze methode geen mallen vereist, zorgt voor minder materiaalverspilling en dus voor een verlaging van de totale projectkosten, wat leidt tot een verstandiger gebruik van de materialen en hulpbronnen voor elk geprint onderdeel.
Een ander voordeel is dat WAAM geen gereedschap vereist, terwijl bij gieten patronen en mallen nodig zijn en bij smeden matrijzen, en deze gereedschappen moeten worden ontworpen, vervaardigd en getest voordat het eerste onderdeel kan worden geproduceerd. Doordat er minder behoefte is aan een proefstuk of extra tests en gereedschappen, leidt dit ook tot aanzienlijk minder materiaalverspilling en minder CNC-bewerkingen (frezen). Voor hoeveelheden tussen één en tien onderdelen biedt WAAM doorgaans de laagste totale kosten omdat er geen gereedschap hoeft te worden afgeschreven, en is dit de optie waar bedrijven voor moeten kiezen.
Bovendien vertoont de kostencurve voor WAAM relatief grote schommelingen, aangezien het aantal manuren, de bewerkingstijd en de printtijd allemaal worden beïnvloed door de materiaalkeuze, de geometrie en de complexiteit van het geprinte onderdeel. De kosten per onderdeel blijven constant omdat het proces wordt bepaald door de afzettijd, de bewerkingstijd en het materiaalverbruik. Gieten begint met hoge initiële kosten vanwege de matrijzen, maar de kosten per onderdeel dalen snel naarmate het volume toeneemt. Wat typische MX3D-componenten betreft, ligt het break-evenpunt tussen WAAM en gieten tussen de 15 en 40 onderdelen, afhankelijk van de geometrie en complexiteit.
Verouderde onderdelen waarvoor geen gereedschap meer beschikbaar is: WAAM biedt hiervoor de oplossing
Veel verouderde systemen zijn afhankelijk van onderdelen waarvan de oorspronkelijke mallen of matrijzen niet meer bestaan. Het opnieuw vervaardigen van gereedschap voor één enkel vervangingsonderdeel is zelden rendabel. Met WAAM kan direct worden geproduceerd op basis van 2D-tekeningen of 3D-scans, waardoor deze technologie bij uitstek geschikt is voor defensiematerieel, turbines voor energieopwekking, scheepsvoortstuwingssystemen en industriële machines met een lange levensduur. Reverse engineering in combinatie met WAAM biedt een praktische oplossing voor het herstellen van verouderde onderdelen, zonder dat er dure gereedschappen opnieuw hoeven te worden vervaardigd.
Ontwerpiteratie en prototyping
Met WAAM kunnen ingenieurs ontwerpen aanpassen zonder dat dit nieuwe gereedschapskosten met zich meebrengt. Het kostenbesparende aspect is dat een ontwerpwijziging slechts een software-update vereist. Dit maakt WAAM bijzonder geschikt voor het maken van prototypes van grote metalen onderdelen, het testen van verschillende ontwerpvarianten en complexiteit, het herhalen van iteraties op topologisch geoptimaliseerde structuren en het valideren van de produceerbaarheid voordat definitief wordt overgegaan tot gieten of smeden.
Deze technologie verandert de productietermijnen en kostenstructuur van grote metalen onderdelen door veel van de beperkingen die bij conventionele methoden horen weg te nemen. In plaats van gebruik te maken van mallen, matrijzen of gereedschap met een lange doorlooptijd, worden onderdelen bij WAAM rechtstreeks op basis van digitale modellen vervaardigd, wat de ontwikkelingscycli verkort en nieuwe ontwerpmogelijkheden biedt.
Herhaalbaarheid, het genereren van blauwdrukken, afdruksnelheid en geometrische vrijheid bij WAAM
Met WAAM kunnen repetitieve onderdelen worden gestroomlijnd door één enkele blauwdruk te maken en deze gedurende het hele proces te hergebruiken, waardoor herhaalde tests en andere overbodige stappen overbodig worden. Deze aanpak is vooral waardevol bij ontwerpen met veel geometrie, omdat hierdoor complexere onderdelen in één enkele print kunnen worden geproduceerd. In plaats van meerdere gegoten of gesmede onderdelen te vervaardigen en deze aan elkaar te lassen, kan de gehele constructie als één geïntegreerd onderdeel worden geproduceerd, wat de efficiëntie, precisie en algehele structurele integriteit ten goede komt.
Bovendien, met WAAM-systemen, zoals de de MX3D Metal AM M1 en MX-systemen , meerdere lagen achter elkaar printen zonder dat onderdelen moeten worden gelast en gescheiden. Dit cruciale aspect van de technologie maakt de projectworkflow beter beheersbaar en sneller, en zorgt ervoor dat de geometrie van de onderdelen veel steviger, sterker en gedetailleerder is. Ook worden onaangename effecten en onvolkomenheden, zoals de aanwezigheid van luchtbellen, geëlimineerd. Deze kunnen bij andere traditionele methoden, zoals gieten en smeden, ontstaan door de verbinding van verschillende stukken die samensmelten terwijl ze in contact komen met de lucht.
Dankzij de expertise en het traceerbare, transparante en betrouwbare gebruik in combinatie met uitgebreid onderzoek en ontwikkeling, biedt de MX3D WAAM-technologie nieuwe mogelijkheden voor diverse bedrijven en sectoren die op zoek zijn naar een betrouwbare leverancier voor een eindproduct met een korte doorlooptijd, minder materiaalverspilling, meer controle over het gehele proces en meer details.
Printgeometrie: MX3D-projecten met uiteenlopende uitdagingen en complexiteit, maar met dezelfde WAAM-technologie
Enerzijds enerzijds is hetbronzen waaierproject een voorbeeld van een snelle en duurzame geometrische print die MX3D met succes heeft uitgevoerd. De print van de waaier is een van de duidelijkste voorbeelden van hoe WAAM-technologie de grenzen verlegt van wat mogelijk is in de industriële productie en een kant-en-klare oplossing biedt.
We hebben een 350 kilogram zware waaier van nikkel-aluminiumbrons geproduceerd voor de Amercoeur-energiecentrale van ENGIE, een onderdeel waarvoor traditioneel een doorlooptijd van 6 tot 8 maanden nodig zou zijn geweest. Met behulp van robotgestuurde WAAM werd het volledige onderdeel in 9 dagen geprint, waarbij een gemiddelde afzettingssnelheid van 3,2 kilogram per uur werd bereikt met behulp van meerdere gekwalificeerde parametersets. Het programma begon met uitgebreide materiaal- en parametervalidatie op testplaten om de mechanische prestaties en herhaalbaarheid te garanderen, wat essentieel is voor een veiligheidskritisch roterend onderdeel. Na validatie leverde het WAAM-proces een bijna-net-vorm-geometrie op met drastisch verminderd materiaalafval en een volledig traceerbaar digitaal bouwverslag. Dit geval is niet alleen belangrijk vanwege de omvang en complexiteit van het onderdeel, maar ook omdat het een van de eerste operationele installaties is van een groot, cruciaal WAAM-vervaardigd onderdeel in de energiesector. Het laat zien hoe WAAM doorlooptijden kan verkorten, de afhankelijkheid van gietgereedschap kan verminderen en een snelle productie mogelijk maakt van bedrijfskritische onderdelen die anders door traditionele toeleveringsketens zouden worden belemmerd.
Een voorbeeld van complexe geometrie die dankzij WAAM-technologie mogelijk is geworden, is het BMW Automotive-project, waarbij MX3D heeft meegewerkt aan het in één keer printen van een steunsysteem voor een veerpoot. Het resultaat spreekt voor zich: snellere levertijden, sterkere geometrie en een slankere toeleveringsketen. Hoewel deze onderdelen zeer complex waren en er in meerdere assen moest worden geprint, werd dit zonder enig probleem afgehandeld door de MX3D Metal AM M-systemen en de MetalXL WAAM-software, en dankzij de toegepaste expertise en het kostenefficiënte materiaalgebruik.
De BMW Group heeft aangetoond dat WAAM in staat is om de seriekwaliteit in de automobielindustrie te waarborgen door gebruik te maken van een M1-systeem en de MetalXL-workflow van MX3D voor de productie van structurele onderdelen die de vereiste prestaties bij cyclische belasting halen zonder dat een volledige nabewerking van het oppervlak nodig is. Door zorgvuldige ontwikkeling van lasparameters, robotbaanplanning en procesmonitoring werden onderdelen geproduceerd die zowel lichter als stijver waren dan vergelijkbare spuitgietonderdelen, terwijl materiaalverspilling en energieverbruik werden verminderd. Het programma combineerde gerichte metallurgische validatie, traceerbaarheid tijdens het proces en selectieve afwerking om op grote schaal herhaalbare mechanische prestaties te leveren, waarmee werd aangetoond dat WAAM de overstap kan maken van prototyping naar productie voor veeleisende automobieltoepassingen.
Benieuwd naar de mogelijkheden en wat we allemaal doen met grootschalige metaal-AM?Bekijk onze toepassingenpagina en ontdek onze nieuwste projecten, variërend van industriële onderdelen tot iconische ontwerpen. Ontdek hoe we onze DED-technologie in de praktijk brengen!
Vergelijking tussen WAAM, gieten en smeden: waar de WAAM-technologie de overhand heeft
- WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) levert onderdelen doorgaans binnen enkele weken. Bij traditioneel gieten of smeden duurt het vaak enkele maanden voordat de productie überhaupt van start kan gaan, vanwege het ontwerp van de gereedschappen, de vervaardiging van de mallen en de herhaalde aanpassingen die nodig zijn.
- Met WAAM zijn geen speciale gereedschappen meer nodig. Bij conventionele processen is men aangewezen op dure matrijzen en stempels, waarvan de productie veel tijd en geld kost, vooral bij grote of complexe vormen.
- WAAM brengt materiaal alleen aan waar dat nodig is, waardoor er bijna-eindvormige constructies worden verkregen met een materiaalbenutting van ongeveer 90%. Bij giet- en smeedwerk is meestal een uitgebreide nabewerking nodig, wat tot aanzienlijke hoeveelheden afval leidt en zowel de kosten als de milieubelasting verhoogt.
- WAAM maakt geometrieën en complexiteit mogelijk die met matrijzen moeilijk of onmogelijk te realiseren zijn, zoals holle profielen, interne details of topologisch geoptimaliseerde structuren. Traditionele methoden worden beperkt door scheidingslijnen in matrijzen, uitloophoeken en andere geometrische beperkingen.
Hoewel gieten en smeden in verschillende specifieke technische en economische opzichten een ideale optie kunnen zijn ten opzichte van WAAM, kan WAAM voor bepaalde toepassingen en eigenschappen de beste printoptie zijn. Met name bij een vergelijking tussen WAAM en smeden komt WAAM als beste uit de bus wanneer de doorlooptijd voor het gereedschap en de initiële matrijskosten zwaarder wegen dan de besparingen op de stukprijs.
WAAM versus gieten/smeden: een kort vergelijkingsscenario
| Uitdaging | Waarom gieten/smeden de voorkeur geniet | Als WAAM nog steeds werkt |
| Grote hoeveelheden identieke onderdelen | Lage kosten per onderdeel na afschrijving van de gereedschappen | Kortere doorlooptijd voor de eerste series; ideaal voor ontwerpen in ontwikkeling of proefproducties |
| Uitstekende oppervlakteafwerking | Bij precisiegieten wordt een ruwheid van Ra 3–6 μm bereikt | WAAM + gerichte CNC-nabewerking vermindert de totale bewerkingstijd voor grote, niet-kritische oppervlakken |
| Dunne wanden / fijne details | Giet- en poederbedfusietechnieken zijn geschikt voor details kleiner dan een millimeter | WAAM is geschikt voor middelgrote tot grote onderdelen; te combineren met verspanen of gegoten inzetstukken voor fijne details |
Productie in grote oplagen (100 of meer identieke onderdelen)
Bij lange, stabiele productieseries waarbij de gereedschapskosten over veel eenheden worden gespreid, bieden gieten en smeden doorgaans de laagste kosten per eenheid en voorspelbare doorlooptijden. WAAM kan in een vroeg stadium van het project nog steeds een praktische keuze zijn, omdat het de doorlooptijd voor gereedschap en verzonken kosten elimineert, waardoor snelle prototyping, proefseries en ontwerpvalidatie mogelijk zijn voordat definitief wordt gekozen voor matrijzen of gietvormen. In situaties waarin de vraag onzeker is of ontwerpen zullen evolueren, kan het gebruik van WAAM voor de eerste enkele tientallen tot enkele honderden onderdelen het risico en de contante uitgaven verminderen, terwijl de businesscase voor traditionele gereedschappen wordt bevestigd. Zelfs wanneer de volumes uiteindelijk de voorkeur geven aan gieten of smeden, verkort een hybride aanpak – WAAM voor de eerste productieruns, gevolgd door een overstap naar gieten/smeden – vaak de time-to-market en verlaagt het het algehele programmarisico.
Onderdelen die een uitzonderlijke oppervlakteafwerking vereisen
Vormgieten en smeden leveren fijne oppervlakken op die direct uit de gietvorm komen, waardoor verdere bewerking van veel functionele vlakken tot een minimum wordt beperkt. WAAM-onderdelen vereisen doorgaans meer oppervlakteafwerking om Ra-waarden te bereiken die vergelijkbaar zijn met die van vormgietwerk, maar dat sluit het gebruik ervan niet uit: door gerichte CNC-afwerking op kritieke oppervlakken te combineren met niet-kritieke delen die in hun oorspronkelijke staat blijven, kan WAAM aan functionele eisen voldoen en tegelijkertijd bewerkingstijd besparen op het gehele onderdeel. Aanvullende nabewerking, zoals plaatselijk frezen, shot peening of oppervlaktecoatings, kan belangrijke kenmerken binnen de tolerantie brengen zonder het gehele onderdeel te moeten herwerken. Voor toepassingen waarbij slechts enkele vlakken een strakke afwerking vereisen, kan WAAM in combinatie met selectieve afwerking een efficiënt compromis zijn.
Dunwandige of uiterst fijne details
Door de geometrie van de WAAM-randen en de procesbeperkingen is het een uitdaging om wanden van minder dan een millimeter en ingewikkelde interne kanalen rechtstreeks te printen; daarom blijven investeringsgieten en poederbedfusie beter geschikt voor die fijne details. WAAM blijft een haalbare optie door de ontwerpbenadering aan te passen: print het grote structurele volume met WAAM en integreer dunwandige inzetstukken, gegoten subcomponenten of met PBF geproduceerde modules voor de delicate details. Een alternatief is het machinaal bewerken van dunne secties uit geprint materiaal of het toevoegen van gesoldeerde of geschroefde hulzen waar nodig, waarbij de voordelen van WAAM op het gebied van afmetingen en sterkte behouden blijven, terwijl de ultrafijne geometrie wordt gedelegeerd aan processen die daarvoor geoptimaliseerd zijn.
Algemene voordelen die in veel concrete projecten de doorslag geven ten gunste van WAAM
De sterke punten van WAAM – snelle iteratie, lage initiële gereedschapskosten, de mogelijkheid om zeer grote onderdelen te produceren en de uitstekende geschiktheid voor reparatie en renovatie – maken deze technologie tot de juiste keuze in tal van praktijktoepassingen, zelfs wanneer traditionele methoden op specifieke punten beter presteren. Voor grote structurele componenten die de afmetingen van gietwerk of PBF overschrijden, voor reparaties ter plaatse waarbij het verwijderen van onderdelen en lange logistieke ketens worden vermeden, of voor programma's die snelheid en flexibiliteit voorrang geven boven absolute eenheidskosten op schaal, biedt WAAM vaak doorslaggevende waarde. Door WAAM te combineren met gerichte bewerking, inzetstukken of hybride assemblages kunnen teams het beste van twee werelden benutten: de geometrische en economische voordelen van additive manufacturing naast de oppervlaktekwaliteit en fijne details van traditionele processen.
WAAM versus gieten/smeden: praktijkgegevens (MX3D-waaierproject)
De volgende vergelijking belicht en illustreert de typische voordelen van WAAM voor componenten met een kleine productieomvang en een hoge waarde, waarbij de kosten voor gereedschap en de doorlooptijd doorslaggevend zijn bij de keuze. Of het nu gaat om WAAM versus smeden of WAAM versus gieten: de onderstaande gegevens tonen de voordelen, de kortere doorlooptijd en de kostenbesparingen die kunnen worden gerealiseerd door WAAM te gebruiken in plaats van traditionele productiemethoden.
| Factor | WAAM (Project voor bedrukte waaier) | Traditioneel gieten/smeden | Verbetering |
|---|---|---|---|
| Levertijd | 1 maand | 6-8 maanden | ≈83-87% sneller |
| Gereedschap / Matrijzen | Niet vereist | Dure matrijzen + lange productiefase | 100% eliminatie van gereedschap |
| Materiaalverspilling | Bijna-net-vorm (~10-20% afval) | Zware verspaning + gietkanalen (50-90% afval) | ≈60-80% minder afval |
| Kosten | Geen matrijzen, minder bewerkingen; typische WAAM-besparingen van 30–50% | Hoge gereedschapskosten + langdurige bewerking | ≈30-50% kostenbesparing |
| Ontwerpflexibiliteit | Er zijn complexe, holle en geoptimaliseerde geometrieën mogelijk | Beperkt door de geometrie van de matrijs | Aanzienlijke toename van de ontwerpvrijheid |
Wanneer traditionele productie nog steeds de voorkeur verdient
Gieten en smeden blijven essentiële productiemethoden. In bepaalde gevallen zijn ze een geschiktere keuze dan WAAM.
Massaproductie van 100 of meer identieke onderdelen
Zodra de gereedschapskosten over honderden onderdelen zijn afgeschreven, is gieten aanzienlijk voordeliger dan WAAM. Bij serieproductie levert gieten in combinatie met CNC-bewerking doorgaans de laagste kosten per onderdeel op. Ook smeden wordt zeer concurrerend voor hoogwaardige onderdelen die in grote hoeveelheden worden geproduceerd.
Onderdelen die een uitzonderlijke oppervlakteafwerking vereisen
Bij precisiegieten worden direct na het gieten oppervlakteruwheidswaarden van Ra 3 tot 6 micrometer bereikt. Bij WAAM-gieten bedraagt de oppervlakteruwheid Ra 30 tot 45 micrometer en is CNC-bewerking vereist voor elk functioneel oppervlak. Als een onderdeel strakke toleranties op alle oppervlakken vereist, kan de bewerkingsinspanning bij WAAM-gieten groter zijn dan het voordeel van productie in bijna-net-vorm. In deze gevallen is investeringsgieten of smeden efficiënter.
Dunwandige of uiterst fijne details
WAAM heeft een minimale wanddikte van ongeveer 5 millimeter. Het is niet geschikt voor details kleiner dan een millimeter of ingewikkelde interne kanalen. Op deze gebieden blinken precisiegieten en poederbedfusie uit. WAAM is het meest geschikt voor middelgrote tot grote onderdelen met een matige geometrische complexiteit.
Het beste van twee werelden: hybride productie
Bij hybride productie worden WAAM-technieken gecombineerd met traditionele processen om optimale prestaties en kostenefficiëntie te realiseren. WAAM kan worden gebruikt om elementen toe te voegen aan gegoten of gesmede basisonderdelen. Dit is met name nuttig voor grote flenzen, klephuizen, constructieknooppunten en drukvasthoudende onderdelen.
WAAM is ook geschikt voor het repareren of opknappen van bestaande gegoten of gesmede onderdelen. Er kan precies daar materiaal worden toegevoegd waar dat nodig is, waardoor de levensduur van hoogwaardige onderdelen wordt verlengd.
Een andere hybride strategie is om WAAM te gebruiken voor prototyping en de eerste productiefase, en vervolgens over te stappen op gieten voor massaproductie zodra het ontwerp definitief is. Dit vermindert het risico en versnelt de marktintroductie.
Casestudy: WAAM versus gieten en WAAM versus smeden in de praktijk
De volgende casestudy illustreert de praktische impact van WAAM in vergelijking met traditioneel gieten. Deze waarden zijn representatief voor typische projectresultaten van MX3D (PS: De gegevens per project variëren afhankelijk van de projectomvang en de gebruikte metaallegering ).
| Metrisch | Traditioneel (gieten) | MX3D WAAM |
|---|---|---|
| Deel | Roestvrijstalen pompwaaier | Hetzelfde onderdeel |
| Materiaal | 316L | 316L |
| Levertijd | 18 weken | 3,5 week |
| Gereedschap | € 32.000 voor patronen | €0 |
| Materiaalverspilling | 62 procent | 14 procent |
| Metrisch | Traditioneel (gieten) | MX3D WAAM |
|---|---|---|
| Mechanische eigenschappen | UTS 520 MPa | UTS 610 MPa na warmtebehandeling |
Deze vergelijking laat de typische voordelen van WAAM zien voor componenten die in kleine hoeveelheden worden geproduceerd maar een hoge waarde hebben, waarbij de kosten voor gereedschap en de doorlooptijd doorslaggevend zijn bij de beslissing.
Veelgestelde vragen over WAAM versus gieten en smeden (FAQ)
Is WAAM sterker dan gieten en smeden?
WAAM-onderdelen kunnen de mechanische eigenschappen van gegoten onderdelen evenaren of overtreffen, en de vergelijking tussen WAAM en smeden is voor veel legeringen al even overtuigend. MX3D WAAM 316L bereikt na warmtebehandeling doorgaans waarden voor de maximale treksterkte tussen 600 en 650 MPa, vergeleken met ongeveer 520 MPa voor gegoten 316L. De werkelijke prestaties zijn afhankelijk van de materiaalkwaliteit, de procesparameters en de nabewerking.
Is WAAM goedkoper dan gieten en smeden?
Bij hoeveelheden tussen één en tien stuks is WAAM doorgaans goedkoper, omdat er geen investering in gereedschap nodig is. Het kostenvoordeel van WAAM ten opzichte van smeden komt vooral duidelijk naar voren bij kleine productieseries, aangezien smeedmatrijzen tussen de € 60.000 en € 500.000 kunnen kosten. Bij hoeveelheden van meer dan vijftig identieke onderdelen wordt gieten rendabeler vanwege de afschrijving van het gereedschap. Het break-evenpunt voor typische MX3D-onderdelen ligt tussen de 15 en 40 stuks.
Kunnen WAAM-onderdelen volgens dezelfde normen worden gecertificeerd als gietstukken?
Ja. MX3D WAAM-onderdelen zijn gecertificeerd volgens de DNV-, ASME-, PED- en API 20S-normen . Dit zijn dezelfde certificeringen die vereist zijn voor gegoten en gesmede onderdelen in energie-, maritieme en defensietoepassingen.
Welke oppervlakteafwerking produceert WAAM?
WAAM produceert een onderdeel met een bijna-eindvorm en een oppervlakteruwheid tussen Ra 30 en 45 micrometer. Voor de meeste toepassingen is CNC-bewerking van de functionele oppervlakken nodig. MX3D bouwt doorgaans met een bewerkingsreserve van 2 tot 3 millimeter.
