Banbrytande 3D-utskrift i superduplex rostfritt stål

Sandvik har vågat sig dit inget annat företag har gått: man har lyckats 3D-printa komponenter i superduplex rostfritt stål. Innovationen öppnar upp spännande möjligheter för offshorebaserade industrisegment.

Intresset för att använda järnbaserade och mycket korrosionsbeständiga material inom additiv tillverkning (AM) har ökat markant under de senaste åren. Detta beror till stor del på behoven hos krävande industrier som offshore- och marinsegmenten, där utmanande miljöer inte bara kräver avancerade material utan också produktion av reservdelar på begäran för att minimera lagerhållning och minska materialspill.

När det gäller att motstå tuffa element finns det en materialfamilj som sticker ut. Osprey® 2507 är en superduplex legering med utmärkt korrosionsbeständighet och enastående mekanisk hållfasthet, tillverkad och optimerad för 3D-printing av de ledande materialexperterna på Sandvik Additive Manufacturing. Sandvik har i årtionden lett materialutvecklingen för duplexa rostfria stål och lanserar kontinuerligt nya duplexa och superduplexa material med förbättrade egenskaper. Erbjudandet blev ännu starkare 2019, då Sandvik förvärvade en betydande andel i BEAMIT Group, världens största oberoende AM-tjänsteleverantör. BEAMIT Group förser de mest krävande industrierna med avancerade metallkomponenter.

Först ut på marknaden

Sandviks superduplexa rostfria stål används redan framgångsrikt i mycket korrosiva miljöer som den havsvattenexponerade offshore-energisektorn och i krävande kemisk bearbetning. Superduplexa stål, som främst används i form av sömlösa rör, plattor och stänger, har visat sig vara en utmaning inom additiv tillverkning. Komplexiteten med två olika faser i superduplex, austenit och ferrit, gör det svårt att 3D-printa utan sprickor. Dessutom måste värmebehandlingen kontrolleras i efterhand för att få en 50/50-procentig mikrostruktur.

Mikael Schuisky

"Vi är stolta över att kunna säga att Sandvik är först med att erbjuda 3D-printade superduplexa komponenter till marknaden", säger Mikael Schuisky, VP och affärsenhetschef för Sandvik Additive Manufacturing. "Många har försökt och misslyckats, men vi är mycket nöjda med att ha sett komponenter som printats enligt en standard som inte bara uppfyller utan även överträffar flera konventionellt tillverkade motsvarigheter."

Hemligheten bakom framgång

Nikhil Dixit är applikationsingenjör på Sandvik Additive Manufacturing. Han har varit djupt involverad i utvecklingen av processparametrar och materialkvalifikationer för 3D-printning av superduplexa rostfria stål.

Hur lyckas du skriva ut superduplexa komponenter och hur skiljer de sig från konventionellt tillverkade delar?
"Additiv tillverkning handlar om mer än att bara skriva ut. Vi är stolta över att använda och manifestera vår "plan it, print it, perfect it"-strategi, som innebär att printning bara är ett av flera steg som du måste behärska för att lyckas med industrialiseringen av additiv tillverkning. Denna filosofi har varit ständigt närvarande i denna process. Att använda förstklassiga råmaterial är avgörande för att få fram en högkvalitativ tryckt komponent. Och det superduplexa metallpulver som produceras och optimeras för 3D-printing inom Sandvik sticker definitivt ut när det gäller pulveregenskaper och låga syrenivåer. När det gäller drag-, slag- och korrosionsegenskaper uppfyller additivt tillverkat superduplex rostfritt stål inte bara prestandan hos konventionellt tillverkade komponenter utan överträffar den faktiskt. Vi har observerat komponenter som är nästan helt täta (>99,9%) och sprickfria - till och med före efterbearbetning."

Nikhil Dixit

Vad finns det för potential med additivt tillverkad super-duplex, utöver själva materialet?
"De branscher där super-duplex rostfritt stål är det material man väljer kommer också att dra nytta av fördelarna med additiv tillverkning. AM ses som en omvälvande teknik inom en rad olika affärssegment, som möjliggör prestandaoptimering och minskat materialspill och miljöpåverkan samt produktion på begäran. Inom offshoreindustrin specifikt skulle jag säga att implementeringen av 3D-printad super-duplex - inklusive on-demand-produktion av reservdelar, minskad lagerhållning och leveranser i rätt tid - kan ha en revolutionerande inverkan på både lönsamhet och prestanda."

Vadgör Sandvik nu?
"Vi är mycket glada över att få samarbeta med kunder inom de olika offshoresegmenten för att uppleva detta i full skala. Dessutom arbetar vi tillsammans med BEAMIT redan hårt med att utveckla tryckparametrar för flerlasermaskiner för att utöka vårt erbjudande till att omfatta ännu större applikationer, vilket kommer att göra det möjligt för ännu fler kunder att implementera AM i sin verksamhet. På denna snabbt växande marknad och i en så innovativ miljö känner jag mig trygg i att säga att det här bara är början."