Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.
24/11/2010Opbouwen van materiaal via lasercladden in depraktijkMarleen RomboutsLasercentrum Vlaanderen, Vito, Mol (België)...
Lasercladden       Intro       Lasercladden aan het oppervlak       Opbouw van drie-dimensionale       structuren       Sl...
Laseroplassen/cladden: basisprincipe                                                                     Laser Materiaal  ...
Lasers                     CO2        Nd:YAG                   Diode                     Fiber         Schijf Absorptie do...
Lasercladden: materiaaltoevoeging(Inerte kamer)                         (Inerte kamer)                 Poeder + inert gas ...
Lasercladden: bewerkingskop» Bewerkingskop te kiezen a.f.v. vereisten   » Coaxiaal met rotatie van kop tot 90°   » Coaxiaa...
Lasercladden: tool path generation» Bij eenvoudige vormen zoals buizen: handmatig programmeren mogelijk» Software die omge...
Toepassingen: macro  micro                                                           Grof en snel -12 mm                 ...
Lasercladden       Intro       Lasercladden aan het oppervlak       Opbouw van drie-dimensionale       structuren       Sl...
Lasercladden aan het oppervlak» Beschadigde component herstellen                                                       Mat...
Laseroplassen/cladden: toepassingenLokaal aanbrengen van deklaag met hoge weerstand tegen corrosie en/of slijtage     Lan...
Lasercladden aan het oppervlak: materialen   M2 steel                  Stellite 21                                        ...
Laseroplassen/cladden: materiaalkarakteristieken• Hoge kwaliteit :    • Geringe vermenging van het substraat met het dekla...
Slijtvaste carbide houdende deklagen                         Laser cladding Metaal poeder                                 ...
Lasercladden       Intro       Lasercladden aan het oppervlak       Opbouw van drie-dimensionale       structuren       Sl...
Opbouw van drie-dimensionale structuren     CAD design                                     CAM software                   ...
Klassieker: herstellen van turbine bladen                                                                                 ...
Herstellen compressor wiel van stoomturbine                                 Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal e...
Herstellen compressor wiel vanstoomturbineVereisten / uitdagingen• lokale herstelling op buitendiameter, totale hoogte opb...
Lasercladden: additief vormgevenFilmpje          Vito      Vito                                           Vito            ...
Lasercladden: additief vormgevenBulk materiaal eigenschappenMechanische eigenschappen RVS 316L1.2 mm laserspot; 300 mm³/mi...
Lasercladden: additief vormgevenBulk materiaal eigenschappenMechanische eigenschappen Inconel 625                         ...
Lasercladden       Intro       Lasercladden aan het oppervlak       Opbouw van drie-dimensionale       structuren       Sl...
Slotwoord lasercladden» = toevoegen van materiaal via laser smelten van poeder toegevoerd met  gasstroom via nozzle» Karak...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

2011 11-15 themadag am voor metaal en keramiek - lasercladden - marleen rombouts - vito

750 views

Published on

Additive manufacturing voor metaal en keramiek

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

2011 11-15 themadag am voor metaal en keramiek - lasercladden - marleen rombouts - vito

  1. 1. 24/11/2010Opbouwen van materiaal via lasercladden in depraktijkMarleen RomboutsLasercentrum Vlaanderen, Vito, Mol (België)Marleen.Rombouts@vito.be Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011
  2. 2. Lasercladden Intro Lasercladden aan het oppervlak Opbouw van drie-dimensionale structuren Slotwoord Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 2 © 2010, VITO NV All rights reserved
  3. 3. Laseroplassen/cladden: basisprincipe Laser Materiaal OplaskopTool path generation Machine: Opgebouwd Robot / CNC materiaal Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 3 © 2010, VITO NV All rights reserved
  4. 4. Lasers CO2 Nd:YAG Diode Fiber Schijf Absorptie door 7% 30% >40% 30% 30% Fe Spot Rond Rond Rechthoekig Rond Rond Glasvezel Nee Ja Ja Ja Ja El. efficiëntie 10% 3-10% 50% 30% 30% Klassieke lasers Vrij recente lasers Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 4 © 2010, VITO NV All rights reserved
  5. 5. Lasercladden: materiaaltoevoeging(Inerte kamer) (Inerte kamer) Poeder + inert gas Poeder- en of transportgas Laser draad V Beschermgas SmeltbadPoederdebiet gecontroleerd via volumetrische feeders identiek als bijthermisch spuiten Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 5 © 2010, VITO NV All rights reserved
  6. 6. Lasercladden: bewerkingskop» Bewerkingskop te kiezen a.f.v. vereisten » Coaxiaal met rotatie van kop tot 90° » Coaxiaal fijn focusseerbare poederstroom » Inwendige oppervlakken » Efficientie / productiviteit »… Coherent Fraunhofer ILT Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 6 © 2010, VITO NV All rights reserved
  7. 7. Lasercladden: tool path generation» Bij eenvoudige vormen zoals buizen: handmatig programmeren mogelijk» Software die omgekeerde doet van 3D frees software » Maakt deel uit van geheel bij aankoop commerciële machine » Enkele software pakketten afzonderlijk beschikbaar en integreerbaar op eigen robot, CNC machine » Ook voor multi-laag opbouw; scanstrategie controleerbaar … Build direction Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 7 © 2010, VITO NV All rights reserved
  8. 8. Toepassingen: macro  micro Grof en snel -12 mm Lasercladden aan het oppervlak Laser spot Nauwkeurig en traag - 10 mm Opbouw van drie- dimensionale structuren 0.05 mm Laser spot + poedertoevoer (+ machine) aan te passen aan toepassing Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 8 © 2010, VITO NV All rights reserved
  9. 9. Lasercladden Intro Lasercladden aan het oppervlak Opbouw van drie-dimensionale structuren Slotwoord Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 9 © 2010, VITO NV All rights reserved
  10. 10. Lasercladden aan het oppervlak» Beschadigde component herstellen Matrijsherstelling via draadoplassen» Duurzaam product » ‘Goedkoop’ basismateriaal (staal) met corrosie- / slijtagevaste (nikkel, kobalt legering) coating Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 10 © 2010, VITO NV All rights reserved
  11. 11. Laseroplassen/cladden: toepassingenLokaal aanbrengen van deklaag met hoge weerstand tegen corrosie en/of slijtage  Landbouw en constructie machines  Petrochemische industrie  Zware industrie  Medische instrumenten  Turbine motoren … Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 11 © 2010, VITO NV All rights reserved
  12. 12. Lasercladden aan het oppervlak: materialen M2 steel Stellite 21 Ni-Cr-B-SiFe –based Co –based Ni –basedStainless, tool, … Stellites Inconel, NiCrBSi, …Ni + WC Ti + WC Al-12Si MMC = Metal Matrix Ti-based Al-based CompositeSubstraten: staal met hoog koolstofequivalent  voorverwarming vereist (bv.inductief) Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 12 © 2010, VITO NV All rights reserved
  13. 13. Laseroplassen/cladden: materiaalkarakteristieken• Hoge kwaliteit : • Geringe vermenging van het substraat met het deklaagmateriaal (5-10%)  samenstelling aan oppervlak na 1 laag = samenstelling toevoegmateriaal (in tegenstelling tot bij klassiek oplassen) sterke metallurgische binding (veel beter dan bij thermisch spuiten) • Weinig tot geen porositeiten • Homogene samenstelling • Hoge opwarm- en afkoelsnelheid  fijne microstructuur (hardheid ) • Geschikt voor grote waaier aan materialen Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 13 © 2010, VITO NV All rights reserved
  14. 14. Slijtvaste carbide houdende deklagen Laser cladding Metaal poeder Slijtvaste metaal matrix composiet deklaagKeramisch poeder:bv. 20-150µm wolfraam carbideDoor snelle afkoeling en geringe warmte-inbreng: carbides lossenminimaal op  hoge hardheid in ductiele matrix behouden! Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 14 © 2010, VITO NV All rights reserved
  15. 15. Lasercladden Intro Lasercladden aan het oppervlak Opbouw van drie-dimensionale structuren Slotwoord Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 19 © 2010, VITO NV All rights reserved
  16. 16. Opbouw van drie-dimensionale structuren CAD design CAM software Additief Proces Evt. uit scandata • Meestal CNC machine ‘reverse engineering’ • Evt. in inerte kamer •Coaxiale materiaal- Nabewerking toevoer Near-net shape techniek Nauwkeurigheid < SLM Bron: Wikipedia Ook bruikbaar voor 3D herstellingen Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 20 © 2010, VITO NV All rights reserved
  17. 17. Klassieker: herstellen van turbine bladen Bron: BCT GmbH Digitalisatie Voorbewerking Scannen & Cladden via scan van oplaszone NabewerkingInconel superlegering / titanium legeringen Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 21 © 2010, VITO NV All rights reserved
  18. 18. Herstellen compressor wiel van stoomturbine Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 22 © 2010, VITO NV All rights reserved
  19. 19. Herstellen compressor wiel vanstoomturbineVereisten / uitdagingen• lokale herstelling op buitendiameter, totale hoogte opbouw = 4 mm• minimale vervorming: mechanische verankeringen mogen niet loskomen• geen scheuren in laag of substraat (30CrNiMo8 staal)• goede hechting van cladlaag op wiel (mechanische bindingonvoldoende)• materiaal met hoge slijtage weerstandLasercladden met stelliet 21 (Co -28Cr-5Mo-0.25C-2.5Ni)13 lagen voor opbouw van 4 mm hoogte (laser spot 3.8 mm)Wiel getest bij 20.000 toeren/minuut in vacuüm Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 23 © 2010, VITO NV All rights reserved
  20. 20. Lasercladden: additief vormgevenFilmpje Vito Vito Vito Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 24 © 2010, VITO NV All rights reserved
  21. 21. Lasercladden: additief vormgevenBulk materiaal eigenschappenMechanische eigenschappen RVS 316L1.2 mm laserspot; 300 mm³/min; zonder inerte kamer Horizontaal Verticaal Horizontaal Verticaal Sterkte en ductiliteit zijn beter dan conventioneel uitgegloeid roestvast staal 316L Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 25 © 2010, VITO NV All rights reserved
  22. 22. Lasercladden: additief vormgevenBulk materiaal eigenschappenMechanische eigenschappen Inconel 625 Horizontaal Verticaal Horizontaal VerticaalSterkte en ductiliteit zijn beter dan gegoten en van zelfde orde dan conventioneeluitgegloeid roestvast staal Inconel 625 Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 26 © 2010, VITO NV All rights reserved
  23. 23. Lasercladden Intro Lasercladden aan het oppervlak Opbouw van drie-dimensionale structuren Slotwoord Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 27 © 2010, VITO NV All rights reserved
  24. 24. Slotwoord lasercladden» = toevoegen van materiaal via laser smelten van poeder toegevoerd met gasstroom via nozzle» Karakteristieken: » 3-dimensionale toevoeging van materiaal mogelijk (7-assig) » Multi-materiaal gradiënt » Hoge kwaliteit van toegevoegd materiaal» Breed toepasbaar: » Near-net shape productie van nieuwe functionele componenten » Toevoegen van drie-dimensionale structuren » Hybride, efficiënte productie » Lokale herstelling » Corrosie- / slijtvaste coating Themadag ‘Additive Manufacturing voor metaal en keramiek’, 15 nov. 2011 29 © 2010, VITO NV All rights reserved

×