Uraauurtavaa 3D-tulostusta superduplex-ruostumattomasta teräksestä

Sandvik on uskaltautunut sinne, minne mikään muu yritys ei ole mennyt: se on onnistunut 3D-tulostamaan komponentteja superduplex-ruostumattomasta teräksestä. Innovaatio avaa jännittäviä mahdollisuuksia offshore-teollisuussegmenteille.

Rautapohjaisten ja erittäin korroosionkestävien materiaalien käyttö additiivisessa valmistuksessa (AM) on herättänyt huomattavasti enemmän kiinnostusta viime vuosina. Tämä johtuu suurelta osin vaativien teollisuudenalojen, kuten offshore- ja merenkulkualan, tarpeista, sillä haastavissa ympäristöissä tarvitaan paitsi edistyksellisiä materiaaleja myös varaosien tilaustuotantoa varastojen minimoimiseksi ja materiaalihukan vähentämiseksi.

Yksi materiaaliperhe erottuu edukseen, kun on kyse vaativien elementtien kestämisestä. Osprey® 2507 on superduplex-seos, jolla on erinomainen korroosionkestävyys ja erinomainen mekaaninen lujuus. Sandvik Additive Manufacturingin johtavat materiaaliasiantuntijat ovat valmistaneet ja optimoineet sen 3D-tulostusta varten. Sandvik on vuosikymmenien ajan johtanut ruostumattomien duplex-terästen materiaalien kehitystä ja tuonut jatkuvasti markkinoille uusia duplex- ja superduplex-materiaaleja, joilla on parannettuja ominaisuuksia. Tarjonta vahvistui entisestään vuonna 2019, kun Sandvik osti merkittävän osuuden BEAMIT Groupista, maailman suurimmasta riippumattomasta AM-palveluntarjoajasta. BEAMIT Group tukee vaativimpia teollisuudenaloja huippuluokan metallikomponenteilla.

Ensimmäisenä markkinoille

Sandvikin superduplex-ruostumattomia teräksiä käytetään jo menestyksekkäästi erittäin syövyttävissä ympäristöissä, kuten merivedelle altistuvalla offshore-energia-alalla ja vaativassa kemiallisessa prosessoinnissa. Pääasiassa saumattomina putkina, levyinä ja tankoina käytetyt superduplex-teräkset ovat osoittautuneet haasteelliseksi additiivisessa valmistuksessa. Superduplex-teräksen kahden eri faasin, austeniitin ja ferriitin, monimutkaisuus vaikeuttaa 3D-tulostusta ilman halkeamia. Lisäksi lämpökäsittelyä on hallittava jälkikäteen, jotta saadaan 50/50-prosenttinen mikrorakenne.

Mikael Schuisky

"Olemme ylpeitä voidessamme sanoa, että Sandvik on ensimmäinen, joka tarjoaa markkinoille 3D-tulostettuja superduplex-komponentteja", sanoo Mikael Schuisky, Sandvik Additive Manufacturingin varatoimitusjohtaja ja liiketoimintayksikön päällikkö. "Vaikka monet ovat yrittäneet ja epäonnistuneet, olemme erittäin tyytyväisiä siihen, että olemme nähneet, että komponentit on tulostettu standardien mukaisesti, jotka eivät vain täytä useiden perinteisesti valmistettujen vastineiden standardeja, vaan jopa ylittävät ne."

Menestyksen salaisuus

Nikhil Dixit on sovellusinsinööri Sandvik Additive Manufacturingissa . Hän on ollut vahvasti mukana kehittämässä prosessiparametreja ja materiaalien kvalifikaatioita superduplex-ruostumattomien terästen 3D-tulostusta varten.

Miten superduplex-komponenttien tulostaminen onnistuu ja miten ne eroavat perinteisesti valmistetuista osista?
"Additiivisessa valmistuksessa on muutakin kuin pelkkä tulostaminen. Olemme ylpeitä siitä, että käytämme ja ilmentämme 'suunnittele, tulosta ja viimeistele' -lähestymistapaa ja toteamme, että tulostaminen on vain yksi monista vaiheista, jotka sinun on hallittava, jotta voit menestyä additiivisen valmistuksen teollistamisessa. Tämä filosofia on ollut aina läsnä tässä prosessissa. Ensiluokkaisten raaka-aineiden käyttäminen on olennaista laadukkaan tulostetun komponentin saamiseksi. Ja Sandvikissa 3D-tulostusta varten tuotettu ja optimoitu superduplex-metallijauhe erottuu ehdottomasti edukseen jauheen ominaisuuksien ja alhaisen happipitoisuuden suhteen. Vetovaikutus- ja korroosio-ominaisuuksien osalta additiivisesti valmistettu ruostumaton super-duplex-teräs ei vain vastaa perinteisesti valmistettujen komponenttien suorituskykyä vaan jopa ylittää sen. Olemme havainneet komponentteja, jotka ovat lähes täysin tiiviitä (>99,9 %) ja halkeilemattomia - jopa ennen jälkikäsittelyä."

Nikhil Dixit

Mitä muita mahdollisuuksia additiivisesti valmistettuun super-duplexiin liittyy kuin itse materiaaliin?
"Teollisuudenalat, joilla ruostumaton super-duplex-teräs on valintamateriaali, hyötyvät myös additiivisen valmistuksen käyttöönotosta. AM:ää pidetään mullistavana teknologiana useilla eri liiketoimintasegmenteillä, sillä se mahdollistaa suorituskyvyn optimoinnin, materiaalihukan ja ympäristövaikutusten vähentämisen sekä tilaustuotannon. Erityisesti offshore-teollisuudessa sanoisin, että 3D-tulostetun superduplexin käyttöönotolla - mukaan lukien varaosien tilaustuotanto, varastojen pienentyminen ja oikea-aikaiset toimitukset - voi olla mullistava vaikutus niin kannattavuuteen kuin suorituskykyynkin."

Miten Sandvik jatkaa tästä eteenpäin?
"Olemme erittäin innoissamme päästessämme yhteistyöhön ja ryhtyessämme työskentelemään asiakkaiden kanssa eri offshore-segmenteillä, jotta voimme kokea tämän täysimääräisesti. Sen lisäksi olemme jo yhdessä BEAMITin kanssa ahkerasti kehittämässä tulostusparametreja monilaserlaitteille, jotta voimme laajentaa tarjontaamme entistä laajempiin sovelluksiin, jolloin entistä useammat asiakkaat voivat ottaa AM:n käyttöön toiminnassaan. Toimiessani näillä nopeasti kasvavilla markkinoilla ja näin innovatiivisessa ympäristössä voin ehdottomasti luottavaisin mielin sanoa, että tämä on vasta alkua."