Nye og spændende materialer til 3D-print – hvad er på vej og hvad rykker?

Materialeudviklingen inden for 3D-print er et område, der tiltrækker sig stor interesse. Et godt 3D-print afhænger nemlig ikke kun af den maskine, man printer på – det afhænger i høj grad også af de materialer, man bruger.

Stort set alle fremstillingsteknologier har nogle materialemæssige begrænsninger. Ligesom man ikke kan støbe eller fræse i alle materialer, så kan man heller ikke 3D-printe i alle materialer. Til gengæld sker der lige nu rigtig meget inden for udviklingen af materialer til 3D-print – og der kommer nærmest nye materialer dagligt.

Plast eller metal? Sådan vælger du det rigtige materiale

Plast og metal er begge gode og solide materialetyper, som har hver deres fordele og ulemper. Kigger man på styrkesiden, så vinder metalmaterialer overlegent. Kigger man i stedet på pris og bearbejdningsgrad, så vinder plastmaterialerne. Kort sagt kræver det mere at printe i metal end i plast.

Metal 3D-print kræver en højere grad af specialiseret viden – særligt omkring proceskontrol – og der er større krav til maskiner og efterbehandlingsudstyr såvel som den energi, der kræves for at producere. Når det er sagt, er disse ekstra kompleksitetsgrader ofte umagen værd, da metal kan fremstille nogle meget komplekse geometrier ved brug af materialer som rustfrit stål, aluminium, titanium, Inconel etc. Metaller har ofte en væsentlig højere ydeevne end plastik, og med den designfrihed, som 3D-print giver, kan 3D-printede metalmaterialer skabe nogle imponerende resultater.

”Når virksomheder skal beslutte, hvilke materialer, de vil anvende til deres emner, bør de vurdere funktionen af emnet som det første – og kigge på, hvad emnet har af behov. Skal det være stærkt, let eller varmeledende? Hvad skal det kunne? Hvilken funktion skal det udføre? Det er tit her, man kan vinde noget, hvis man allerede i udviklingen overvejer materialet på baggrund af funktionen. Men det kræver en ændring i mindset. Ideelt ville man tænke funktion og så udvælge materiale på den baggrund”, fortæller Lasse Haahr-Lillevang, konsulent i Center for Industriel 3D-print ved Teknologisk Institut.

Hvornår er materialer egnede til 3D-print?

Et brugbart materiale til 3D-print, skal kunne holde til printprocessen. Når man bygger et emne med laser – som er en af de teknologier, der ofte bruges til 3D-print i både plast og metal – så smeltes materialet, hvorefter det størkner. I den proces trækker materialet sig sammen, og det giver nogle enorme spændinger, som kan resultere i deformationer eller mikrorevner overalt i emnet. For at et materiale er egnet til 3D-print, er det derfor en vigtig kvalitet, at det kan smeltes og få fast form igen uden voldsomme udfordringer.

”I industrien vil man helst vil arbejde med de materialer, man kender i forvejen – fx rustfrit stål, som er fint at printe i, men som ikke er udviklet til print. Derved er der nogle frugter, man ikke får høstet, men som er klar til høst. Det er netop derfor, at man bør kigge på funktionen først og bestemme materialet ud fra den”, siger Lasse Haahr-Lillevang.

Legeringer giver nye kvaliteter

Antallet af kendte legeringer på markedet vokser støt i takt med at markedet generelt vokser, men man er nu i højere grad begyndt at udvikle materialer specifikt til 3D-print. fx har Uddeholm udviklet en værktøjsstål, AM Corrax, der er meget korrosionsbestandig. Indenfor luftfarten, hvor vægten er altafgørende for funktionen, er fx Scalmalloy, udviklet af APWORKS, kommet på markedet, hvor der er tilføjet scandium til aluminium for at gøre det lette aluminium meget stærkt.

En anden type materialeoptimering er fra Elementum 3D, der har udviklet Metal Matrix Composits (MMC’s) til 3D-print – altså hvor de har tilføjet et keramisk materiale til kendte legeringer for at få øget ydeevne af legeringerne, men også for i det hele taget at være i stand til at printe i de stærke aluminiumslegeringer.

Nye materialer på vej

Der er mange nye materialer på vej, og mange af dem har et stort potentiale. Særligt inden for legeringer og meta-materialer er der en enorm udvikling.
”Vi er jo nærmest ikke gået i gang endnu – der er rigtig meget mere at opdage”, slutter Lasse Haahr-Lillevang.

Du kan læse den fulde artikel her og downloade en tabel over de forskellige materialer

Foto: Teknologisk Institut