Onderdeel van onze Complete gids voor additieve fabricage met draadboog →
Hoewel zowel robotgestuurde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) als Laser Powder Bed Fusion (Laser PBF) gevestigde technologieën voor het 3D-printen van metaal zijn, worden ze ingezet in fundamenteel verschillende industriële sectoren. De belangrijkste verschillen zitten in de methoden voor materiaalaanbrenging, de schaalbaarheid qua volume en de onderliggende kosten van de grondstoffen.
Voor technische teams die additive manufacturing overwegen, is het van cruciaal belang om deze verschillen te begrijpen, zodat ze de juiste technologie kunnen kiezen die aansluit bij hun productie-eisen.
Belangrijkste technologische verschillen
Hoe WAAM werkt
Additive Manufacturing met draadboog combineert geautomatiseerde industriële meerassige robots met technologieën voor booglassen. Een elektrische boog smelt een vaste metalen draad als grondstof, waarbij het materiaal langs door software gegenereerde baanpaden wordt aangebracht om structurele onderdelen met een hoge dichtheid te vervaardigen. Het proces vindt in de open lucht plaats, waarbij gebruik wordt gemaakt van een plaatselijk toegevoerd inert beschermgas dat rechtstreeks via de toortsmondstuk wordt aangevoerd om het smeltbad te beschermen.
Hoe Laser PBF werkt
Laser Powder Bed Fusion is een gangbare 3D-printtechniek waarbij een krachtige laser wordt gebruikt om fijn, verneveld metaalpoeder dat over een vlak poederbed is verspreid, selectief te smelten. Bij dit proces wordt het materiaal in microscopisch kleine lagen opgebouwd. Omdat het poeder zeer reactief is, moet het hele proces plaatsvinden in een interne vacuümkamer of een streng gecontroleerde poederkamer.
Bouwvolume en ruimtelijke beperkingen
De fysieke beperkingen van beide technologieën bepalen welke soorten onderdelen ermee kunnen worden vervaardigd.
WAAM (onbeperkte afmetingen): Aangezien deze technologie geen externe kamerwanden vereist, is de bouwruimte uiterst flexibel. Door robotarmmanipulatoren op lineaire rails of portaalrails te monteren, kan het bouwgebied oneindig worden uitgebreid, waardoor de continue fabricage van monolithische metalen constructies met een overspanning van meerdere meters mogelijk wordt.
Laser-PBF (beperkte afmetingen): Voor het opschalen van een poederbedmachine is een exponentieel grotere hoeveelheid gespecialiseerd verstoven poeder nodig, evenals gesloten omgevingscontrolesystemen. Daardoor zijn standaard poederbedfusietechnologieën fysiek beperkt, waardoor de praktische maximale afmeting van een onderdeel doorgaans beperkt blijft tot minder dan 500 millimeter.
Afzettingssnelheden en productiesnelheid
Voor de productie van zware constructieonderdelen is technologie nodig waarmee binnen strakke commerciële termijnen enorme hoeveelheden materiaal kunnen worden aangebracht.
WAAM (High-Speed Mass Accumulation): WAAM is ontworpen voor zware industriële toepassingen en biedt uitzonderlijk hoge afzettingssnelheden van 2 tot 8 kilogram per uur. Dankzij deze capaciteit kunnen grote industriële onderdelen in een fractie van de tijd die bij alternatieve methoden nodig is, worden omgezet van een digitaal ontwerp naar een vorm die vrijwel de uiteindelijke vorm heeft.
Laser-PBF (microscopische laagvorming): Het aanbrengen van materiaal in microscopisch kleine lagen beperkt de doorvoercapaciteit aanzienlijk. Bij laser-PBF liggen de aanbrengsnelheden doorgaans tussen 0,1 en 0,5 kilogram per uur, waardoor de productie van grote onderdelen (bijvoorbeeld onderdelen die meer dan 100 kilogram wegen) commercieel niet haalbaar is vanwege de bouwtijd van meerdere weken.
Grondstoffen en kostenefficiëntie
De vorm van de grondstof heeft een grote invloed op zowel de economische aspecten als de haalbaarheid van de toeleveringsketen van het productieproces.
WAAM (standaardlasdraad): Bij dit proces wordt gebruikgemaakt van standaard industriële lasdraden die al volledig zijn geïntegreerd in wereldwijde toeleveringsketens voor materialen. Dit open materiaalecosysteem zorgt voor lagere aanschafkosten en maakt gebruik van vertrouwde, gecertificeerde metallurgie.
Laser-PBF (gespecialiseerd poeder): Voor deze technologie is zeer gespecialiseerd, fijn verstoven metaalpoeder nodig. Deze verstoven poeders brengen enorme investeringskosten en complexe milieutechnische maatregelen met zich mee, waardoor ze vaak tot twintig keer zo duur zijn per kilogram als gangbare lasdraad.
Technologievergelijking (WAAM versus laser-PBF)
| Productie-indicatoren | Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) | Laser Powder Bed Fusion (Laser PBF) |
| Belangrijkste toepassingsgebied | Enorme, robuuste constructie-elementen | Kleine, zeer gedetailleerde onderdelen met een hoge resolutie |
| Afzettingssnelheid | 2 tot 8 kilogram per uur | 0,1 tot 0,5 kilogram per uur |
| Praktische maximale grootte | Enkele meters (bepaald door het bereik van de robot) | Niet meer dan 300 millimeter |
| Grondstof | Standaard lasdraad voor commercieel gebruik | Fijn, gespecialiseerd, verneveld poeder |
| Ontwikkelomgeving | In de open lucht met plaatselijk beschermgas | Afgesloten interne vacuüm-/poederkamer |
| Kosten van grondstoffen | Zeer kosteneffectief | Tot wel 20 keer zo duur als draad |
Ontdek hoe en wanneer WAAM voordeliger is dan Laser PBF.
Veelgestelde vragen
Welke technologie is het meest geschikt voor grote metalen onderdelen?
WAAM is bij uitstek geschikter voor grote metalen onderdelen. Omdat het buiten een bouwkamer werkt en materiaal aanbrengt met een snelheid van 2 tot 8 kilogram per uur, kan het op economische wijze enorme componenten van meerdere meters produceren, terwijl Laser PBF beperkt is tot onderdelen kleiner dan 500 millimeter.
Moeten WAAM en Laser PBF achteraf worden bewerkt?
Ja, maar op verschillende manieren. WAAM produceert een onderdeel met een „near-net-shape“-vorm, dat doorgaans CNC-bewerking vereist om de exacte eindtoleranties en gladde pasvlakken te verkrijgen. Laser-PBF levert onderdelen met een zeer hoge oppervlaktekwaliteit direct uit het poederbed, hoewel deze vaak moeten worden ontdaan van complexe ondersteuningsstructuren en thermisch moeten worden ontlast.
Waarom is WAAM voordeliger voor de zware industrie?
WAAM maakt gebruik van standaard lasdraad, dat overal verkrijgbaar is en tot twintig keer goedkoper per kilo dan de zeer gespecialiseerde, verstoven metaalpoeders die nodig zijn voor Laser PBF. Bovendien zijn bij WAAM geen investeringen in enorme vacuümkamers nodig.
Klaar om op grote schaal te printen?
Als uw engineeringteam op zoek is naar een manier om de beperkingen qua afmetingen van traditionele poederbedsystemen en de lange levertijden van zware smeedstukken te omzeilen, dan is grootschalige additieve fabricage met draadboog de oplossing. MX3D exploiteert Europa’s toonaangevende robotgestuurde draadboogfaciliteit om volledig gecertificeerde, bijna-eindvormige componenten te leveren aan ’s werelds meest veeleisende sectoren.
