Als mensen voor het eerst horen over tobotic Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), is een van de meest gestelde vervolgvragen heel eenvoudig: “Welke metalen kun je eigenlijk gebruiken bij dit proces?” Het antwoord is zowel eenvoudig als krachtig: elk metaal dat gelast kan worden, kan met WAAM worden geprint.
Deze materiaalflexibiliteit is een van de belangrijkste sterke punten van WAAM en een belangrijke reden waarom de technologie aan populariteit wint in industriële sectoren zoals energie, maritieme sector, productie en lucht- en ruimtevaart. Het stelt ingenieurs en productieteams in staat om met beproefde materialen te werken, de inkoop te vereenvoudigen en onderdelen te produceren die voldoen aan bestaande normen, terwijl ze tegelijkertijd profiteren van de snelheid en vrijheid die 3D-printen biedt.
Laten we eens kijken welke materialen het meest worden gebruikt, hoe WAAM past in de bredere categorie van Directed Energy Deposition (DED) en waarom de grondstof van belang is bij het kiezen van de juiste AM-technologie.
WAAM is een onderdeel van Directed Energy Deposition (DED)
Voordat we dieper ingaan op de materialen, is het handig om te begrijpen welke plaats WAAM inneemt in de wereld van de additieve metaalproductie. WAAM is een specifieke vorm van Directed Energy Deposition (DED) , in dit geval Arc DED, een categorie van additive manufacturing die wordt gekenmerkt door het gebruik van gerichte energie (zoals een boog of laser) om materiaal laag voor laag te smelten en af te zetten.
Terwijl bij sommige DED-processen poedervormige grondstoffen via spuitmonden worden aangevoerd en door lasers of elektronenbundels worden gesmolten, maakt WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) specifiek gebruik van metaaldraad als grondstof, dat met behulp van een elektrische boog wordt gesmolten. Deze op lassen gebaseerde aanpak sluit beter aan bij traditionele fabricagemethoden, wat het bijzonder aantrekkelijk maakt voor industriële gebruikers.
In many contexts, the terms WAAM and Arc DED are used interchangeably, especially when describing wire-fed DED systems . However, WAAM is distinct in that it typically uses arc welding technology (such as MIG or TIG), combined with multi-axis robotic motion for precise deposition of large parts.
Nu verder met de materialen.
Veelgebruikte materialen bij WAAM
De basisregel van WAAM is: als het gelast kan worden, kan het ook geprint worden. Dat opent de deur naar een breed scala aan technische metalen, waarvan er vele al gecertificeerd zijn en op grote schaal worden gebruikt in de industriële productie. Deze omvatten:
1. Roestvrij staal (bijv. 316L, 308L)
Roestvast staal is een van de meest gebruikte materialen in WAAM. Legeringen zoals 316L staan bekend om hun corrosiebestendigheid en taaiheid, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen in de maritieme, chemische en voedingsindustrie. WAAM-geprinte roestvaststalen onderdelen hebben na standaard nabewerking uitstekende mechanische eigenschappen en een uitstekende oppervlakteafwerking laten zien.
2. Structureel koolstofstaal
Voor grote constructieonderdelen wordt vaak gekozen voor zacht staal en laaggelegeerd staal. Deze staalsoorten zijn kosteneffectief, sterk en gemakkelijk te verwerken. WAAM kan worden gebruikt om complexe geometrieën in constructiestaal op te bouwen met relatief weinig nabewerking, wat ideaal is voor infrastructuur, zwaar materieel of productiegereedschap.
3. Legeringen op basis van nikkel (bijv. Inconel 625, Inconel 718)
Inconel-legeringen worden gewaardeerd om hun sterkte en weerstand tegen hitte, corrosie en oxidatie. Met WAAM kunnen gebruikers grote Inconel-onderdelen voor lucht- en ruimtevaart, offshore of toepassingen bij hoge temperaturen printen zonder de extreme kosten die gepaard gaan met poedergebaseerde AM-processen.
4. Aluminiumbrons en koperlegeringen
Hoewel puur aluminium vanwege zijn hoge warmtegeleidingsvermogen en oxidatiegedrag lastig te bewerken is, heeft aluminiumbrons heeft zijn waarde bewezen in WAAM-toepassingen. Het biedt een goede slijtvastheid en corrosiewerende eigenschappen, waardoor het geschikt is voor bussen, scheepslagers en decoratieve toepassingen.
5. Hoogwaardig laaggelegeerd staal (HSLA)
HSLA-staalsoorten combineren sterkte en taaiheid en worden vaak gebruikt in de defensie- en energiesector. Deze materialen kunnen worden geprint met behulp van WAAM, waardoor kritieke dragende onderdelen met een kortere doorlooptijd kunnen worden geproduceerd.
6. Andere aangepaste of experimentele legeringen
Omdat WAAM standaard lasdraad als grondstof gebruikt, kunnen bedrijven en onderzoeksinstituten gemakkelijker met op maat gemaakte legeringen experimenteren dan met poeders. Dit stimuleert innovatie in de metallurgie en maakt het mogelijk om eigenschappen op maat te creëren zonder de hoge kosten of veiligheidsrisico’s die gepaard gaan met het werken met poeder. Bestel nu onderdelen die met deze materialen worden geprint, dankzij onze print-on-demand-service , 24/7.
Voordelen van draad als grondstof ten opzichte van poeder
Het gebruik van draad als grondstof geeft WAAM een praktisch voordeel ten opzichte van veel andere AM-processen voor metaal, met name wat betreft materiaalbehandeling, kosten en beschikbaarheid. Hier zijn een paar redenen waarom:
- Beschikbaarheid Lasdraad is een wereldwijde standaard en is gemakkelijk verkrijgbaar in een breed scala aan samenstellingen en diameters. U hoeft niet afhankelijk te zijn van nicheleveranciers voor poeders op maat.
- Kosten Draad is aanzienlijk goedkoper dan AM-kwaliteit metaalpoeder, vaak wel 3 tot 10 keer zo goedkoop, afhankelijk van de legering.
- Veiligheid In tegenstelling tot poedergebaseerde processen vormt draadmateriaal geen risico op inademing of stofexplosies. Dit vereenvoudigt de installatie en de naleving van gezondheids- en veiligheidsvoorschriften.
- Duurzaamheid Draad heeft een lage materiaalverspilling en is gemakkelijker te recyclen of te hergebruiken in vergelijking met poeders, die na verloop van tijd kunnen degraderen of verontreinigd raken.
Deze factoren maken WAAM een toegankelijkere en schaalbaardere oplossing voor fabrikanten die grote, hoogwaardige onderdelen willen produceren zonder de complexiteit van vacuümkamers of poederverwerkingssystemen.
Materiaalprestaties en certificering
Een veelgestelde vraag is of WAAM-onderdelen die zijn vervaardigd uit standaard materialen , zoals lasdraden, dezelfde mechanische eigenschappen hebben als traditioneel gesmede of bewerkte onderdelen. Het antwoord is steeds vaker ja, mits het proces goed wordt gecontroleerd.
Met behulp van software zoals MetalXL van MX3D is het mogelijk om de warmtetoevoer, de laagdikte, de temperatuur en de afzettingsparameters nauwkeurig te registreren en te regelen. In combinatie met nabewerkingen zoals machinale bewerking en warmtebehandeling zorgt dit ervoor dat WAAM-onderdelen voldoen aan certificeringsnormen zoals:
- ISO 9001
- ASME Sectie IX
- API-normen voor offshore-toepassingen
- Klant-specifieke certificeringen voor de luchtvaart- of energiesector
Mechanische tests van geprinte onderdelen tonen aan dat de sterkte, ductiliteit en vermoeiingsprestaties gelijk zijn aan of beter zijn dan die van gegoten onderdelen, met name voor legeringen zoals 316L en Inconel.
Het juiste materiaal kiezen voor uw WAAM-project
De materiaalkeuze bij WAAM wordt bepaald door dezelfde overwegingen als bij traditionele metaalbewerking: prestatie-eisen, blootstelling aan omgevingsfactoren, mechanische belastingen, corrosierisico's en kosten. Omdat WAAM met dezelfde legeringen kan werken die u al gebruikt bij het lassen, verloopt de overgang vaak naadloos.
Of u nu een drukhoudend onderdeel voor de olie-industrie, een corrosiebestendige beugel voor een schip of een structurele arm voor een productielijn bouwt, er is waarschijnlijk een beproefde lasdraad en een WAAM-profiel dat daarbij past.
Bij MX3D helpen we klanten bij dit selectieproces op basis van toepassing, certificering en schaalbaarheid. Onze ingenieurs optimaliseren zowel de materiaal- als de procesparameters om ervoor te zorgen dat elk onderdeel met een herhaalbare kwaliteit wordt geprint en klaar is voor gebruik in de praktijk.
WAAM Materiaaleigenschappen en mechanische prestaties
Met Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) kunnen grootschalige metalen onderdelen van industriële kwaliteit worden 3D-geprint met behulp van een breed scala aan in de handel verkrijgbare lasdraden. Bij MX3D is onze gerobotiseerde WAAM-technologie grondig geoptimaliseerd om een uitzonderlijke materiaalkwaliteit te garanderen, zodat de geprinte onderdelen voldoen aan de strenge normen van de maritieme sector, de energiesector, de lucht- en ruimtevaart en de zware industrie.
Van standaard koolstofstaal en roestvrij staal van maritieme kwaliteit (316L) tot hoogwaardige legeringen zoals Super Duplex, Inconel en titanium: onze meerassige robotsystemen zorgen voor uiterst nauwkeurig geregelde afzettingssnelheden. Dit leidt tot compacte, bijna-net-vormige onderdelen met uitstekende structurele eigenschappen.
Aangezien inzicht in de precieze eigenschappen van 3D-geprint metaal van cruciaal belang is voor technische en dragende toepassingen, hechten wij veel waarde aan transparantie over de prestaties van ons materiaal. Hieronder vindt u een overzicht van de mechanische eigenschappen, waaronder de maximale treksterkte (UTS), de vloeigrens en de rek, die doorgaans worden behaald met ons WAAM-proces in de toestand waarin het onderdeel is vervaardigd.
| Materiaal | Cijfers (gemiddeld) | UTS (MPa) | Vleugelspanning (MPa) | Rek (%) | MX3D-certificerings- en nalevingskader |
| Koolstofstaal | ER70S-6 | 500 – 550 | 400 – 450 | 25 – 30 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register Process / DNV / API 20S |
| SS 316L | ER316L | 550 – 600 | 350 – 400 | 35 – 45 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register Process / DNV / PED |
| Duplex | ER2209 | 750 – 800 | 600 – 650 | 25 – 30 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register Process / DNV / API 20S |
| Super Duplex | ER2594 | 850 – 900 | 650 – 700 | 20 – 25 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register Process / DNV / API 20S |
| Inconel | 625 / 718 | 700 – 800 | 450 – 550 | 30 – 40 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register-proces / API 20S |
| Titanium | Ti-6Al-4V | 950 – 1050 | 850 – 950 | 10 – 15 | EN 10204 3.1 draad / Lloyd’s Register-proces / Lucht- en ruimtevaart / ASME |
Lees meer over de materialen en certificeringen van MX3D.
Opmerking over certificering en nabewerking: Omdat we in de handel verkrijgbare lasdraad gebruiken, wordt al het uitgangsmateriaal geleverd met standaard EN 10204 Type 3.1 of 3.2 materiaalcertificaten. Bovendien zijn de robotgestuurde DED-Arc-faciliteit en het M1 Metal AM-systeem van MX3D officieel gekwalificeerd door Lloyd's Register (LRQA) . Afhankelijk van de eisen van uw branche kunnen we de uiteindelijke geprinte componenten valideren om te voldoen aan strenge normen van derde partijen, waaronder DNV-ST-B203, API 20S, PED en ASME Sectie IX . Daarnaast kunnen specifieke warmtebehandelingen na het lassen (PWHT) worden toegepast op deze as-built materialen om de microstructuren verder te optimaliseren en de mechanische eigenschappen te verbeteren, zodat ze voldoen aan exacte technische specificaties.
Conclusie: dankzij de veelzijdigheid van het materiaal is WAAM een industriële oplossing
Wire Arc Additive Manufacturing stands out in the world of metal 3D printing because of its unmatched material versatility . By working with materials such as standard welding alloys, it bridges the gap between additive flexibility and industrial practicality.
Als een vorm van Directed Energy Deposition combineert WAAM de vrijheid van 3D-ontwerp met de robuustheid van booglassen en de schaalbaarheid van draadgebaseerde productie. Of u nu roestvrij staal, Inconel, constructiestaal of aangepaste legeringen nodig hebt, WAAM biedt een snelle, certificeerbare en kosteneffectieve manier om hoogwaardige metalen onderdelen te bouwen.
Als u zich verdiept in WAAM en niet zeker weet welk materiaal het beste bij uw behoeften past, kan MX3D u begeleiden vanaf de eerste haalbaarheidsstudie tot en met de volledige productie. Laten we aan de slag gaan. Start uw project nu bij ons.
Neem vandaag nog contact op met MX3D om de WAAM-oplossingen voor uw branche te ontdekken.
