bedrijfsnieuws over De impact van additieve fabricage op de productie van flenzen

Het landschap van de metaalproductie wordt gerevolutioneerd door additieve fabricage (AM), algemeen bekend als 3D-printen. Hoewel traditionele productieprocessen zoals smeden en gieten lange tijd de metalen flens productie hebben gedomineerd, biedt AM een beginnend maar intrigerend potentieel om conventionele methoden te verstoren, met ongeëvenaarde ontwerpvrijheid, minder materiaalverspilling en lokale productie.

Hoe additieve fabricage werkt voor metalen:

AM bouwt metalen onderdelen laag voor laag op uit een digitaal 3D-model. Veelvoorkomende methoden voor metalen flenzen zijn:

• Poederbedfusie (PBF): (bijv. Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM)) Een laser of elektronenbundel smelt selectief lagen metaalpoeder, waardoor ze aan elkaar worden gesmolten.
• Directed Energy Deposition (DED): (bijv. Laser Engineered Net Shaping (LENS), Electron Beam Freeform Fabrication (EBF3)) Een gerichte energiebron (laser, elektronenbundel) smelt metaaldraad of -poeder terwijl het wordt afgezet, waardoor het onderdeel wordt opgebouwd.

Potentiële impact en voordelen voor flensproductie:

1. Ontwerpvrijheid en maatwerk:

   • Complexe geometrieën: AM kan ingewikkelde interne structuren creëren, geoptimaliseerde stroompaden of geïntegreerde functies (zoals sensorsleuven of interne kanalen voor koeling/verwarming) die onmogelijk of kostbaar zijn met traditionele methoden. Dit kan leiden tot flenzen met verbeterde prestaties, minder gewicht of geïntegreerde functionaliteit.
   • Maatwerk: Snelle productie van aangepaste of eenmalige flenzen voor specifieke toepassingen, retrofits of unieke interface-eisen zonder de noodzaak van dure gereedschappen of mallen. Dit is met name voordelig voor zeer gespecialiseerde industriële installaties.

2. Minder materiaalverspilling:

   • Traditionele subtractieve fabricage (bewerking) begint met een groot blok materiaal en verwijdert er veel van als spanen. AM bouwt onderdelen alleen waar materiaal nodig is, waardoor materiaalverspilling aanzienlijk wordt verminderd en de efficiëntie van materiaalgebruik wordt verbeterd. Dit is vooral voordelig voor dure hoogwaardige legeringen.

3. Kortere doorlooptijden en productie op aanvraag:

   • AM kan de productiecyclus drastisch verkorten, vooral voor complexe of aangepaste onderdelen, omdat het de noodzaak van smeedmallen of gietpatronen omzeilt.
   • Dit maakt "print-on-demand"-mogelijkheden mogelijk, waardoor de kosten voor het aanhouden van voorraden worden verlaagd en de responsiviteit op dringende behoeften of storingen wordt verbeterd.

4. Lokale productie:

   • AM-faciliteiten kunnen dichter bij het punt van gebruik worden gevestigd, waardoor transportkosten en complexiteit van de toeleveringsketen worden verminderd. Dit kan de veerkracht in wereldwijde toeleveringsketens vergroten.

5. Nieuwe legeringen en materiaaleigenschappen:

   • AM kan legeringen verwerken die moeilijk te smeden of te gieten zijn, of zelfs nieuwe legeringen creëren met op maat gemaakte eigenschappen.
   • Het maakt ook functioneel gegradeerde materialen mogelijk, waarbij de materiaalsamenstelling of microstructuur geleidelijk verandert binnen een enkel onderdeel om de prestaties in verschillende secties te optimaliseren (bijv. een corrosiebestendige voorkant met een zeer sterke body).

Uitdagingen en beperkingen voor flensproductie:

1. Materiaaleigenschappen en certificering:

   • AM-onderdelen kunnen verschillende microstructuren en mechanische eigenschappen (bijv. anisotropie, porositeit) hebben in vergelijking met gesmede of gegoten onderdelen. Ervoor zorgen dat deze eigenschappen voldoen aan de strenge eisen voor drukvaste componenten (sterkte, taaiheid, vermoeiingsweerstand) is een grote hindernis. Uitgebreide nabewerking (bijv. hot isostatic pressing - HIP, warmtebehandeling) is vaak vereist.
   • Het verkrijgen van de nodige certificeringen en het voldoen aan industriële codes (bijv. ASME B16.5, drukvatcodes) voor AM-geproduceerde flenzen is een aanzienlijke, voortdurende inspanning.

2. Oppervlakteafwerking:

   • AM-onderdelen hebben doorgaans ruwere "as-printed" oppervlakken in vergelijking met bewerkte onderdelen. Dit vereist aanzienlijke nabewerking om de precieze flensvlakafwerkingen te bereiken die nodig zijn voor een effectieve afdichting.

3. Kosten en schaal:

   • Momenteel is AM kosteneffectiever voor complexe, kleine volumes of zeer aangepaste onderdelen. Voor massaproductie van standaard flenzen blijven traditionele methoden economischer.
   • De groottebeperkingen van huidige AM-machines kunnen ook een factor zijn voor zeer grote flenzen.

4. Kwaliteitscontrole en inspectie:

   • Het waarborgen van de interne kwaliteit en de afwezigheid van defecten in AM-onderdelen vereist geavanceerde niet-destructieve testtechnieken.

Hoewel het nog geen mainstream productiemethode is voor alle metalen flenzen, biedt additieve fabricage een enorme belofte. Naarmate de technologie volwassener wordt, de materiaaleigenschappen verbeteren en de regelgevingskaders zich aanpassen, staat AM klaar om een waardevol hulpmiddel te worden in de flenzenindustrie, met name voor gespecialiseerde, hoogwaardige en aangepaste toepassingen, en de grenzen te verleggen van wat mogelijk is bij het verbinden van industriële systemen.