Heb je je ooit afgevraagd hoe alledaagse metalen voorwerpen vorm krijgen? Dit artikel beschrijft 26 geavanceerde technieken die worden gebruikt bij het vormen van metaal, van traditionele methoden zoals smeden en walsen tot moderne innovaties zoals metaalspuitgieten en selectief lasersmelten. Door deze verschillende processen te verkennen, krijg je inzicht in hoe ruw metaal wordt getransformeerd in nauwkeurige, duurzame onderdelen die zowel industrieën als het dagelijks leven aandrijven. Ontdek de fascinerende wereld van het metaalvormen en de technologie die onze moderne wereld vormgeeft.
Spuitgieten is een geavanceerd metaalvormproces waarbij een nauwkeurig ontworpen vormholte wordt gebruikt om hoge druk uit te oefenen op gesmolten metaal, wat resulteert in complexe, bijna netvormige onderdelen. De matrijzen, meestal gemaakt van hoge-sterktestalen zoals H13 of P20, zijn ontworpen om extreme temperaturen en druk te weerstaan. Deze matrijzen hebben overeenkomsten met de matrijzen die gebruikt worden bij spuitgieten, maar zijn geoptimaliseerd voor metaalbewerkingsomstandigheden.
Het proces begint met het inspuiten van vloeibaar metaal, vaak aluminium-, zink- of magnesiumlegeringen, in de matrijsholte bij drukken van 5000 tot 30.000 psi. Deze hogedrukinjectie zorgt voor een uitstekende vulling van ingewikkelde details en dunne wandsecties, terwijl ook de dichtheid en mechanische eigenschappen van het metaal verbeteren. De snelle stolling onder druk resulteert in fijnkorrelige microstructuren die de sterkte en dimensionale stabiliteit van het eindproduct verbeteren.
Moderne spuitgietprocessen bevatten vaak geavanceerde technologieën zoals realtime thermische beeldvorming voor het regelen van de matrijstemperatuur, vacuümgestuurde systemen om porositeit te minimaliseren en computergestuurde shot sleeves voor precieze metaaldosering. Deze innovaties dragen bij aan een betere productkwaliteit, kortere cyclustijden en een hogere procesefficiëntie, waardoor spuitgieten een voorkeursmethode is voor de productie van grote volumes complexe metalen onderdelen in industrieën variërend van de auto-industrie tot consumentenelektronica.
Zandgieten is een veelzijdig en veelgebruikt metaalvormproces waarbij een mal wordt gemaakt met speciaal geprepareerd zand. Het proces begint met een patroon - meestal een replica van het gewenste onderdeel van hout, metaal of kunststof - dat wordt gebruikt om de malholte te vormen. Dit patroon wordt in een tweedelige vormkast geplaatst, een kolf genaamd, en ingepakt met zand dat gemengd is met bindmiddelen om de cohesie en vormbaarheid te verbeteren.
De mal bestaat uit minstens twee delen om het verwijderen van het patroon en het daaropvolgende gieten te vergemakkelijken. Het bovenste deel, bekend als de cope, en het onderste deel, de drag, worden gescheiden door een scheidingslijn. Voordat de mal in elkaar wordt gezet, wordt er een gating systeem in het zand aangebracht, dat het gietbassin, de sprue, runners en ingates omvat. Deze kanalen leiden het gesmolten metaal in de vormholte. Daarnaast worden er stijgkanalen toegevoegd om de metaalkrimp tijdens het stollen te compenseren en worden er openingen gemaakt om gassen te laten ontsnappen, waardoor defecten in het uiteindelijke gietstuk worden voorkomen.
Zodra de mal is voorbereid, wordt gesmolten metaal door het openingssysteem in de holte gegoten. Het metaal moet stollen en afkoelen, een proces dat in duur kan variëren afhankelijk van de grootte en complexiteit van het onderdeel en de gebruikte metaallegering. Na het stollen wordt de zandvorm uit elkaar gehaald om het gietstuk te verwijderen - een proces dat bekend staat als shakeout. Het gegoten onderdeel wordt dan gereinigd, wat het verwijderen van overtollig materiaal uit het gietsysteem kan inhouden, evenals stralen om zandresten te verwijderen en een warmtebehandeling om de mechanische eigenschappen te verbeteren.
Zandgieten biedt verschillende voordelen, waaronder de mogelijkheid om complexe geometrieën te gieten, een breed scala aan onderdeelgroottes van kleine onderdelen tot enorme industriële onderdelen en de flexibiliteit om met verschillende metaallegeringen te werken. Het is echter belangrijk om te weten dat voor elk gietstuk een nieuwe zandvorm nodig is, wat de productie-efficiëntie van grote volumes kan beïnvloeden. Moderne ontwikkelingen in zandgiettechnologie, zoals 3D-geprinte zandmallen en computergestuurde vormvulling en stolling, blijven de precisie en efficiëntie van dit aloude metaalbewerkingsproces verbeteren.
Investeringsgieten, ook bekend als verlorenwasgieten, is een precisieproductieproces dat de volgende belangrijke stappen omvat: het maken van een patroon, het opbouwen van een omhulsel, ontwaxen, gieten en afwerken.
Het proces begint met de productie van een zeer nauwkeurig was- of harspatroon van het gewenste onderdeel. Dit patroon wordt vervolgens herhaaldelijk in een keramische slurry gedompeld en bedekt met fijne vuurvaste deeltjes om een robuuste keramische schaal op te bouwen. Elke laag laat men drogen voordat de volgende wordt aangebracht, waardoor een meerlagige mal ontstaat.
Als het keramische omhulsel de vereiste dikte heeft bereikt, ondergaat het een dewaxproces. De mal wordt in een stoomautoclaaf of flash-fire oven geplaatst, waardoor de was smelt en door de daarvoor bestemde poorten wordt afgevoerd, zodat er een holle keramische schaal overblijft die de geometrie van het originele patroon perfect nabootst.
De lege keramische mal wordt dan voorverwarmd tot specifieke temperaturen om eventueel resterend vocht te verwijderen en thermische schokken te minimaliseren. Gesmolten metaal, meestal staallegeringen, aluminiumlegeringen of superlegeringen voor hoogwaardige toepassingen, wordt dan via een openingssysteem in de verwarmde keramische mal gegoten. Het metaal vult de ingewikkelde holtes en repliceert de details van het originele patroon met hoge getrouwheid.
Na het stollen en afkoelen wordt het keramische omhulsel verwijderd door mechanische trillingen of waterstralen onder hoge druk, waardoor het gegoten onderdeel zichtbaar wordt. De laatste bewerkingen kunnen bestaan uit het afsnijden van het gating systeem, warmtebehandeling voor optimale mechanische eigenschappen en oppervlakteafwerkingstechnieken zoals slijpen of polijsten om de vereiste maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit te bereiken.
Investeringsgieten blinkt uit in het produceren van complexe geometrieën, dunwandige structuren en onderdelen die nauwe toleranties vereisen, waardoor het ideaal is voor de ruimtevaart, de medische sector en hoogwaardige toepassingen in de auto-industrie. Het proces maakt het mogelijk om een breed scala aan legeringen te gieten en biedt een uitstekende oppervlakteafwerking, waardoor er minder uitgebreide machinale bewerkingen nodig zijn.
Matrijssmeden is een precisieproces voor het vormen van metaal waarbij gespecialiseerde matrijzen en smeedapparatuur worden gebruikt om metaalplaat te vormen tot complexe onderdelen met een hoge sterkte. Deze methode biedt superieure mechanische eigenschappen, een betere korrelstroom en bijna-netvorm mogelijkheden in vergelijking met andere productieprocessen. Smeden kan worden ingedeeld in verschillende categorieën op basis van de gebruikte uitrusting:
Rollensmeden, een gespecialiseerde subset van matrijssmeden, is een continu roterend smeedproces waarbij een paar tegengesteld draaiende matrijzen worden gebruikt om het werkstuk plastisch te vervormen. Deze methode is vooral effectief voor het produceren van langwerpige, symmetrische onderdelen zoals assen, assen en drijfstangen. Rollensmeden biedt verschillende voordelen:
Smeden is een geavanceerd metaalvormproces waarbij drukkrachten worden gebruikt om metaal plastisch te vervormen, meestal bij hoge temperaturen, om de gewenste vormen met verbeterde mechanische eigenschappen te verkrijgen. Dit proces maakt gebruik van gespecialiseerde apparatuur zoals hydraulische persen, mechanische persenof hamers om gecontroleerde druk uit te oefenen op verwarmde metalen knuppels of voorvormen.
Het smeedproces kan worden onderverdeeld in verschillende types, waaronder smeden met open matrijzen, smeden met gesloten matrijzen en precisie smeden, elk geschikt voor verschillende toepassingen en productievolumes. Tijdens het smeden ondergaat het metaal belangrijke microstructurele veranderingen, waaronder korrelverfijning en uitlijning, die bijdragen aan een verbeterde sterkte, taaiheid en weerstand tegen vermoeiing.
Een van de belangrijkste voordelen van smeden is de mogelijkheid om interne defecten zoals porositeit en krimpholtes, die vaak aanwezig zijn in gegoten materialen, te elimineren. Het proces induceert een gunstig korrelstromingspatroon dat de contouren van het onderdeel volgt, wat resulteert in een continue en ononderbroken vezelstructuur. Deze eigenschap verbetert de mechanische eigenschappen van gesmede onderdelen aanzienlijk, waardoor ze superieur zijn aan gegoten of machinaal bewerkte onderdelen wat betreft sterkte-gewichtsverhouding en algemene prestaties.
Gesmede onderdelen worden op grote schaal gebruikt in kritieke toepassingen in verschillende industrieën, waaronder lucht- en ruimtevaart, auto's, olie en gas en zware machines. Onderdelen zoals krukassen, drijfstangen, turbineschijven en landingsgestelonderdelen voor vliegtuigen worden meestal gesmeed vanwege hun veeleisende operationele vereisten. Het smeedproces is vooral waardevol voor onderdelen die worden blootgesteld aan hoge spannings-, stoot- of vermoeiingsbelastingen, waarbij de verbeterde korrelstructuur en mechanische eigenschappen essentieel zijn voor de betrouwbaarheid en veiligheid.
Hoewel smeden vele voordelen biedt, is het belangrijk op te merken dat het proces een aanzienlijke investering in gereedschap vereist en het meest economisch is voor middelgrote tot grote productievolumes. Voor eenvoudigere geometrieën of kleinere productievolumes kunnen alternatieve productiemethoden zoals gieten, machinale bewerking of geavanceerde additieve productietechnieken geschikter zijn.
Walsen, in sommige contexten ook bekend als kalanderen, is een fundamenteel metaalvormproces dat gebruik maakt van een paar roterende rollen om de dikte van een metalen werkstuk te verminderen en tegelijkertijd de lengte te vergroten en de microstructuur te wijzigen. Deze veelzijdige techniek wordt veel gebruikt in de metaalverwerkende industrie vanwege de efficiëntie, precisie en het vermogen om een breed scala aan producten te produceren.
Het proces kan worden onderverdeeld in twee hoofdtypen op basis van de temperatuur van het metaal tijdens de vervorming:
Walsen is de meest gebruikte metaalverwerkingsmethode in de moderne productie, goed voor meer dan 90% van alle geproduceerde metalen. De wijdverspreide toepassing is te danken aan verschillende factoren:
Drukgieten, ook wel bekend als hogedrukgieten (HPDC), is een geavanceerd metaalvormproces dat snel vullen van een mal combineert met stollen onder hoge druk. Bij deze techniek wordt een gesmolten of halfvaste metaallegering met hoge snelheid en onder extreme druk in een herbruikbare stalen mal (matrijs) geïnjecteerd. Het proces wordt gekenmerkt door de mogelijkheid om complexe, bijna netvormige componenten te produceren met een uitstekende maatnauwkeurigheid en oppervlakteafwerking.
Bij deze methode wordt vloeibaar metaal, meestal aluminium-, zink-, magnesium- of koperlegeringen, in de matrijsholte geperst bij drukken van 10 tot 200 MPa (1.450 tot 29.000 psi), afhankelijk van de legering en de geometrie van het onderdeel. Het injecteren met hoge snelheid, vaak meer dan 40 m/s, zorgt voor het volledig vullen van ingewikkelde matrijsdetails voordat het stollen begint. Eenmaal gevuld, wordt het metaal onder aanhoudende druk gehouden tijdens het stolproces, dat kan variëren van milliseconden tot enkele seconden.
Deze combinatie van snel vullen en stollen onder druk levert een aantal belangrijke voordelen op:
Drukgieten wordt veel gebruikt in de auto-, luchtvaart- en consumentenelektronica-industrie voor de productie van onderdelen zoals motorblokken, transmissiebehuizingen en structurele frames. Recente ontwikkelingen op dit gebied zijn onder andere vacuüm HPDC voor gietstukken van nog hogere kwaliteit en semisolide metaalgiettechnieken (SSM) voor verbeterde materiaaleigenschappen.
Lagedrukgieten is een geavanceerd metaalvormproces waarbij een precisievorm wordt gevuld met gesmolten metaal onder gecontroleerde omstandigheden met lage druk. Deze methode maakt gebruik van gasdruk, meestal variërend van 0,3 tot 1,5 bar, om het vloeibare metaal vanuit een oven onder druk omhoog in de vormholte te persen.
Lagedrukgieten werd oorspronkelijk ontwikkeld voor gietstukken van aluminiumlegeringen, maar is sindsdien geëvolueerd om een breder scala aan materialen aan te kunnen, waaronder metalen met een hoog smeltpunt zoals koperlegeringen, gietijzer en verschillende staalsoorten. Deze uitbreiding werd vergemakkelijkt door vooruitgang in oventechnologie en matrijsontwerp, waardoor een betere temperatuurregeling en verbeterde gasdrukregeling mogelijk werden.
De belangrijkste voordelen van gieten onder lage druk zijn onder andere:
Het proces is bijzonder geschikt voor de productie van auto-onderdelen zoals wielen, cilinderkoppen en motorblokken, maar ook industriële pomphuizen en onderdelen voor de ruimtevaart die een hoge integriteit en consistente mechanische eigenschappen vereisen.
Centrifugaal gieten is een dynamisch metaalvormproces waarbij gesmolten metaal in een snel roterende mal wordt gebracht. De centrifugaalkracht die wordt gegenereerd door de rotatie (meestal 300-3000 RPM, afhankelijk van de diameter van de mal en de eigenschappen van de legering) drijft het vloeibare metaal naar buiten tegen de wand van de mal, waardoor een uniform, dicht gietstuk met minimale porositeit ontstaat.
De matrijsselectie voor centrifugaal gieten is kritisch en varieert op basis van verschillende factoren:
Schimmelsoorten zijn onder andere:
Verloren schuimgieten, ook bekend als verdampingsgieten, is een geavanceerd metaalgietproces dat precisie combineert met ontwerpflexibiliteit. Deze techniek maakt gebruik van een geëxpandeerd polystyreen (EPS) schuimpatroon, vergelijkbaar in grootte en vorm met het gewenste uiteindelijke gietstuk, bedekt met een vuurvaste slurry. Meerdere schuimpatronen kunnen worden samengevoegd met waspoorten en runners om een cluster te vormen, wat de productie-efficiëntie verbetert.
Het proces begint met het bekleden van het schuimpatrooncluster met een keramische slurry en deze te laten drogen. Deze vuurvaste coating is cruciaal omdat het de vorm van de holte behoudt tijdens het gieten van metaal en de oppervlakteafwerking verbetert. De gecoate cluster wordt vervolgens voorzichtig in een kolf geplaatst en omgeven door ongehard, fijnkorrelig silicazand dat door middel van trillingen wordt samengeperst om de juiste ondersteuning en doorlaatbaarheid te garanderen.
Tijdens het gieten wordt gesmolten metaal onder gecontroleerde vacuümomstandigheden in de mal gegoten. Wanneer het metaal in contact komt met het schuimpatroon, zorgt het ervoor dat het schuim verdampt (of "verliest"), waardoor er een weg ontstaat voor het metaal om de holte precies te vullen. De keramische coating voorkomt zanderosie en vergemakkelijkt het ontsnappen van verdampt schuim door het doorlaatbare zand.
Verloren schuimgieten biedt een aantal belangrijke voordelen:
Direct extrusiegieten, ook bekend als vloeibaar matrijssmeden, is een geavanceerd metaalvormproces dat aspecten van gieten en smeden combineert. Bij deze techniek wordt gesmolten metaal of een halfvaste legering rechtstreeks in een open matrijsholte geïnjecteerd. Eenmaal gevuld wordt de mal snel gesloten, waardoor een complex stromingspatroon ontstaat dat de buitencontouren van het werkstuk vormt. Vervolgens wordt een hoge druk (meestal 50-200 MPa) toegepast, waardoor plastische vervorming in de gestolde buitenmantel ontstaat en tegelijkertijd de nog vloeibare kern aan een intense statische druk wordt blootgesteld. Deze stolling in twee fasen onder druk resulteert in een fijnkorrelige microstructuur met betere mechanische eigenschappen vergeleken met conventionele gietmethoden.
Indirect extrusiegieten, een variant van dit proces, maakt gebruik van een gesloten vormholte. Bij deze benadering wordt gesmolten metaal of halfvaste legering geïnjecteerd via een speciaal ontworpen pons- of poortsysteem. De afgesloten holte zorgt voor een nauwkeurigere controle over het stolproces en de drukverdeling. Net als bij direct extrusiegieten wordt tijdens het stollen een hoge druk toegepast, meestal tussen 100 en 300 MPa, afhankelijk van de legering en de geometrie van het onderdeel. Dit onder druk stollen bevordert de vorming van een homogene microstructuur met minder porositeit en een betere maatnauwkeurigheid.
Zowel directe als indirecte extrusie-giettechnieken bieden verschillende voordelen voor het maken van complexe, hoogwaardige componenten:
Continugieten is een geavanceerd, zeer efficiënt metaalvormproces waarbij gesmolten metaal wordt gestold tot halffabrikaten (billets, blooms of slabs) voor verdere verwerking. Bij deze methode wordt vloeibaar metaal continu aan de ene kant in een watergekoelde koperen mal (kristallisator) gegoten, terwijl het gestolde product tegelijkertijd aan de andere kant wordt onttrokken met een snelheid die overeenkomt met de instroom van gesmolten metaal.
Het proces begint met het gieten van gesmolten metaal uit een gietpan in een tundish, die fungeert als reservoir en stroomregelaar. Vanuit de tundish stroomt het metaal in de watergekoelde koperen mal, waar de eerste stolling plaatsvindt. Terwijl de gedeeltelijk gestolde streng wordt teruggetrokken, passeert het een reeks waternevel- en walssecties die het stolproces voltooien en de vorm van het product controleren.
Deze methode biedt verschillende voordelen ten opzichte van het traditionele ingotgieten:
Continugieten wordt veel gebruikt in de staalindustrie en heeft toepassingen in de productie van non-ferrometalen zoals aluminium, koper en zink. Recente technologische ontwikkelingen zijn elektromagnetisch roeren voor een betere controle van de microstructuur, inline walsen voor bijna-netvormig gieten en het gebruik van geavanceerde sensoren en AI voor real-time procesoptimalisatie.
Koudtrekken, ook bekend als koude extrusie, is een metaalvervormingsproces waarbij trekkracht wordt uitgeoefend op de voorkant van een metalen werkstuk, waardoor het door een matrijs wordt getrokken met een kleinere dwarsdoorsnede dan de oorspronkelijke billet. Deze bewerking wordt meestal uitgevoerd bij kamertemperatuur of licht verhoogde temperaturen onder het herkristallisatiepunt van het materiaal, vandaar de term "koud".
Het proces veroorzaakt plastische vervorming in het metaal, wat resulteert in:
Koudtrekken wordt veel gebruikt bij de productie van verschillende producten, zoals draden, staven, buizen en gevormde profielen. Het proces biedt verschillende voordelen:
Het proces wordt echter beperkt door de vervormbaarheid van het materiaal en de hoeveelheid verkleining die in één keer kan worden bereikt. Er kunnen meerdere trekstappen nodig zijn voor aanzienlijke reducties, vaak met tussenliggende gloeibehandelingen om de verwerkbaarheid te herstellen.
Stempelen, ook bekend als persen, is een veelzijdig metaalvormproces waarbij vlakke platen, stroken, buizen of profielen in de gewenste vormen en afmetingen worden omgezet door middel van gecontroleerde vervorming of scheiding. Dit proces maakt gebruik van een combinatie van gespecialiseerde gereedschappen, waaronder stempels en matrijzen, gemonteerd op een persmachine om precieze externe krachten op het werkstuk uit te oefenen.
Het stempelproces kan grofweg worden onderverdeeld in twee hoofdtypen:
1. Plastische vervorming: Hierbij wordt het metaal vervormd zonder materiaal te scheiden. De technieken omvatten:
2. Scheiden: Hierbij wordt het materiaal gesneden of geschoren. Gebruikelijke methoden zijn onder andere:
De effectiviteit van stansen is afhankelijk van een zorgvuldige afweging van factoren zoals materiaaleigenschappen, gereedschapontwerp, perscapaciteit en procesparameters. Moderne stansbewerkingen maken vaak gebruik van computerondersteund ontwerp (CAD) en simulatiesoftware om de geometrie van de gereedschappen en de procesparameters te optimaliseren en zo een hoge precisie en herhaalbaarheid te garanderen.
Stempelen biedt verschillende voordelen bij metaalbewerking, waaronder:
Naarmate de trends in de industrie zich verder ontwikkelen, blijft de stanstechnologie zich ontwikkelen, met ontwikkelingen op het gebied van materialen met hoge sterkte, servogestuurde persen en detectie in de matrijs voor real-time procesbewaking en kwaliteitscontrole.
Metal Injection Molding (MIM) is een geavanceerde poedermetallurgietechniek die de veelzijdigheid van kunststof spuitgieten combineert met de superieure mechanische eigenschappen van metalen. Dit bijna-netvorm fabricageproces is voortgekomen uit de kunststof spuitgietindustrie en biedt een kosteneffectieve oplossing voor het produceren van complexe, zeer nauwkeurige metalen onderdelen in grote volumes.
Bij MIM worden fijne metaalpoeders (meestal 20 micron of kleiner) gemengd met een thermoplastisch bindmiddel om een grondstof te maken. Deze grondstof wordt vervolgens onder hoge druk in een matrijsholte geïnjecteerd, net als bij conventioneel spuitgieten van kunststof. Maar in tegenstelling tot de kunststof tegenhanger produceert MIM onderdelen met mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met die van gesmeed metaal.
Het proces omvat vier belangrijke stappen:
Recente ontwikkelingen in de MIM-technologie hebben zich gericht op het maximaliseren van het gehalte vaste deeltjes in de grondstof, waarbij sommige formuleringen tot 65% per volume bereiken. Deze hoge metaalbelasting, gecombineerd met nauwkeurige verwijdering van bindmiddel en gecontroleerd sinteren, resulteert in uiteindelijke onderdelen met een theoretische dichtheid van meer dan 97%, waardoor porositeit wordt geminimaliseerd en de mechanische eigenschappen worden verbeterd.
MIM blinkt uit in het produceren van kleine, complexe onderdelen (meestal 0,1 tot 100 gram) met nauwe toleranties, waardoor het ideaal is voor industrieën zoals de auto-industrie, lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en consumentenelektronica. Het proces biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele productiemethoden, zoals:
Terwijl de technologie zich blijft ontwikkelen, onderzoeken onderzoekers nieuwe legeringssystemen, verbeterde bindmiddelsamenstellingen en verbeterde sintertechnieken om de mogelijkheden en toepassingen van metaalspuitgieten verder uit te breiden.
Draaien is een fundamenteel bewerkingsproces dat gebruik maakt van een draaibank om materiaal te verwijderen van een roterend werkstuk, waardoor cilindrische onderdelen met hoge precisie worden gemaakt. Deze veelzijdige methode is essentieel bij de productie van verschillende onderdelen, van eenvoudige assen tot complexe oppervlakken met contouren.
Bij draaibewerkingen wordt het werkstuk vastgezet in een klauwplaat of tussen centra en draait het met hoge snelheid rond. Het snijgereedschap, meestal een eenpuntsgereedschap, beweegt lineair langs de rotatieas en verwijdert materiaal om de gewenste vorm en afmetingen te verkrijgen. De primaire snijbeweging wordt geleverd door de rotatie van het werkstuk, terwijl de aanvoerbeweging wordt geleverd door de lineaire beweging van het gereedschap.
Draaibanken zijn de hoeksteen van veel machinewinkels vanwege hun veelzijdigheid en efficiëntie. Ze blinken uit in het produceren van een breed scala aan roterende componenten, waaronder:
Moderne CNC-draaibanken (Computer Numerical Control) hebben de mogelijkheden van draaibewerkingen aanzienlijk uitgebreid, waardoor complexe geometrieën, nauwe toleranties en een hoge herhaalbaarheid mogelijk zijn. Deze machines kunnen meerdere bewerkingen uitvoeren in één enkele opstelling, waaronder:
De snijgereedschappen die gebruikt worden bij draaibewerkingen zijn meestal gemaakt van materialen zoals hogesnelheidsstaal (HSS), hardmetaal of keramiek, afhankelijk van het werkstukmateriaal en de gewenste oppervlakteafwerking. De geometrie van het gereedschap, zoals de spaanhoek, vrijloophoek en neusradius, speelt een cruciale rol bij het bereiken van optimale snijprestaties en oppervlaktekwaliteit.
Draaien is vooral voordelig omdat het op een efficiënte manier hoogprecieze roterende onderdelen kan produceren. Het biedt een uitstekende maatnauwkeurigheid, oppervlakteafwerking en materiaalafname. Het is echter belangrijk om rekening te houden met factoren zoals snijsnelheid, voedingssnelheid, snedediepte en koelmiddelgebruik om het proces te optimaliseren voor specifieke materialen en geometrieën.
Naarmate productietechnologieën zich verder ontwikkelen, blijft draaien zich ontwikkelen met innovaties zoals meerassige draaicentra, live gereedschap en integratie met andere bewerkingsprocessen, waardoor de mogelijkheden en efficiëntie in moderne productieomgevingen verder toenemen.
Frezen is een veelzijdig subtractief productieproces waarbij materiaal van een werkstuk wordt verwijderd met behulp van roterende frezen. Het proces houdt meestal in dat het werkstuk (onbewerkt werkstuk) op een tafel wordt vastgezet terwijl een hogesnelheidsfrees over het oppervlak beweegt en nauwkeurig materiaal verwijdert om de gewenste vorm, eigenschappen en oppervlakteafwerking te creëren.
Traditionele freesbewerkingen blinken uit in het produceren van contouren, groeven, sleuven en vlakke oppervlakken. Deze bewerkingen kunnen worden onderverdeeld in vlak frezen (voor grote vlakke oppervlakken) en perifeer frezen (voor het maken van diepe sleuven en het snijden van tandwieltanden).
CNC freesmachines (Computer Numerical Control) hebben een revolutie teweeggebracht in het freesproces en maken het mogelijk om complexe driedimensionale vormen en ingewikkelde vormen met hoge precisie te vervaardigen. Deze machines interpreteren geprogrammeerde instructies om de bewegingen, snelheden en voedingen van het snijgereedschap te regelen, waardoor herhaalbare en nauwkeurige resultaten mogelijk zijn.
Geavanceerde bewerkingscentra voor frezen en kotteren bieden meerassige mogelijkheden, meestal van drie- tot vijfassige configuraties. Deze geavanceerde systemen blinken uit in het produceren van componenten met complexe geometrieën, zoals:
Bij het kiezen van een CNC freesmachine is het cruciaal om rekening te houden met verschillende factoren om de mogelijkheden optimaal te benutten:
Schaven is een precisiebewerkingsmethode waarbij een enkelpunts snijgereedschap wordt gebruikt om materiaal van een werkstuk te verwijderen door middel van een horizontale, lineaire heen-en-weergaande beweging. Dit proces wordt voornamelijk gebruikt voor contourbewerking van vlakke oppervlakken, groeven en sleuven op grote, stijve onderdelen zoals machinebedden, geleidingsbanen en structurele componenten. Het schaafgereedschap beweegt over het stilstaande werkstuk in een voorwaartse snijslag, gevolgd door een niet-snijdende teruggaande beweging, waarbij het werkstuk tussen de bewegingen incrementeel loodrecht op de gereedschapsbeweging wordt toegevoerd.
Moderne schaafmachines kunnen maattoleranties bereiken van IT9 tot IT7 volgens ISO-normen, met oppervlakteruwheidswaarden tussen 6,3 en 1,6 μm Ra. De haalbare precisie hangt af van factoren zoals de stijfheid van de machine, de geometrie van het gereedschap, snijparameters en het materiaal van het werkstuk. Hoewel schaven minder gebruikelijk is in de hedendaagse productie door de komst van veelzijdigere CNC-freesmachines, blijft het waardevol voor specifieke toepassingen, vooral in de zware industrie waar grote, vlakke oppervlakken bewerkt moeten worden.
De belangrijkste voordelen van schaven zijn:
Beperkingen zoals de lage productiviteit door de niet-snijdende retourslag en de moeilijkheid om complexe contouren te bewerken, hebben echter geleid tot een verminderd gebruik in moderne productieomgevingen. Ondanks deze beperkingen blijft schaven een niche rol spelen in bepaalde gespecialiseerde toepassingen waar de unieke mogelijkheden voordelig zijn.
Slijpen is een precisie materiaalverwijderingsproces dat gebruik maakt van slijpdeeltjes om hoogwaardige oppervlakteafwerkingen en nauwe maattoleranties op werkstukken te bereiken. Deze veelzijdige bewerkingsmethode maakt gebruik van gebonden of gecoate slijpmiddelen, meestal in de vorm van slijpschijven, -banden of -schijven, om overtollig materiaal te verwijderen door middel van gecontroleerde abrasie. Het proces wordt gekenmerkt door de mogelijkheid om een breed scala aan materialen te bewerken, waaronder metalen, keramiek en composieten, waardoor het onmisbaar is in verschillende productiesectoren.
Bij metaalbewerking dient slijpen meerdere doelen:
De effectiviteit van slijpen hangt af van een aantal belangrijke parameters, waaronder de samenstelling van de slijpschijf, de rotatiesnelheid, de voedingssnelheid en de koelmiddeltoevoer. Geavanceerde CNC slijpmachines bieden nauwkeurige controle over deze variabelen, waardoor complexe geometrieën en geautomatiseerde productiecycli mogelijk worden. Bovendien hebben recente innovaties in superabrasieven, zoals kubische boornitride (CBN) en diamantschijven, de slijpprestaties aanzienlijk verbeterd, in het bijzonder voor harde materialen en toepassingen met hoge precisie.
In een tank gevuld met metaalpoeders scant een krachtige kooldioxidelaser, aangestuurd door een computer, selectief het oppervlak van het metaal. Waar de laser passeert, wordt het metaaloppervlak volledig samengesmolten, terwijl het omringende poeder in zijn oorspronkelijke staat blijft. Het proces vindt plaats in een capsule die gevuld is met een inert gas.
Selectief lasersmelten
In een nauwkeurig gecontroleerde bouwkamer gevuld met fijne metaalpoeders, scant een krachtige fiberlaser (meestal Yb-fiber of Nd:YAG) geleid door een geavanceerd computersysteem selectief het poederbedoppervlak. De intense energie van de laser smelt en versmelt snel de metaaldeeltjes op zijn pad, waardoor een vaste laag ontstaat volgens de doorsnede van het 3D-model. Het omringende poeder blijft onaangetast en dient als ondersteuning voor volgende lagen. Dit laag voor laag proces vindt plaats in een inerte atmosfeer (meestal argon of stikstof) om oxidatie te voorkomen en optimale materiaaleigenschappen te garanderen. Het bouwplatform daalt stapsgewijs, meestal met 20-100 micron, waardoor een nieuwe poederlaag kan worden afgezet en het bouwproces kan worden voortgezet. SLM maakt de productie mogelijk van complexe geometrieën met interne kenmerken, geoptimaliseerde topologieën en functioneel gesorteerde materialen, wat een revolutie teweegbrengt in de ontwerpmogelijkheden in de ruimtevaart, de medische sector en hoogwaardige technische toepassingen.
Dit geavanceerde additieve productieproces, bekend als Laser Metal Deposition (LMD) of Directed Energy Deposition (DED), gebruikt metaalpoeder als grondstof. In tegenstelling tot traditioneel persgieten, maakt LMD gebruik van een geavanceerd spuitmondsysteem dat metaalpoeder nauwkeurig uitwerpt en tegelijkertijd een krachtige laserstraal afgeeft. De laser smelt de poederdeeltjes tijdens de vlucht, waardoor een gelokaliseerd smeltbad ontstaat op het substraat of eerder gedeponeerde lagen. Tegelijkertijd wordt een schild van inert gas (meestal argon of stikstof) aangebracht om het smeltbad te beschermen tegen oxidatie, waardoor depositie van hoge kwaliteit verzekerd is.
LMD biedt verschillende voordelen ten opzichte van conventionele productiemethoden:
De veelzijdigheid van LMD maakt het een ideale oplossing voor verschillende toepassingen, van snelle prototyping en productie in kleine series tot reparatie van hoogwaardige onderdelen zoals turbinebladen, mallen en matrijzen. De mogelijkheid om materiaal te deponeren op bestaande onderdelen opent ook mogelijkheden voor hybride productie, waarbij additieve en subtractieve processen worden gecombineerd voor optimale efficiëntie en ontwerpvrijheid.
Rolvorming is een zeer efficiënt continu productieproces dat gebruik maakt van een reeks precies ontworpen rolstations om vlakke roestvrijstalen platen of spoelen geleidelijk te vormen tot complexe profielen met een uniforme dwarsdoorsnede. Deze methode is vooral voordelig voor het produceren van lange, rechte onderdelen met consistente dwarsdoorsneden.
Het proces begint met een rol roestvrij staal die door een reeks roterende gereedschapwalsen wordt gevoerd, elk gemonteerd op zijn eigen as in een op zichzelf staand frame. Deze rollen zijn strategisch gerangschikt in een specifieke volgorde, waarbij elk volgend station het metaal stapsgewijs dichter naar zijn uiteindelijke vorm buigt. Het aantal benodigde stations hangt af van de complexiteit van het gewenste profiel en de materiaaleigenschappen van het roestvrij staal dat gevormd wordt.
Voor eenvoudige vormen, zoals basiskanalen of hoeken, kunnen 3-4 frames volstaan. Voor meer ingewikkelde profielen met meerdere bochten, krappe radii of speciale kenmerken kunnen echter 36 of meer frames nodig zijn om de gewenste geometrie te verkrijgen zonder de materiaalintegriteit of de oppervlakteafwerking in het gedrang te brengen. Het geleidelijke vormproces helpt restspanningen te minimaliseren en strakke toleranties te behouden, waardoor rolvormen ideaal is voor het produceren van hoogprecieze onderdelen voor verschillende industrieën, waaronder de bouw, de automobielindustrie en de ruimtevaart.
Matrijssmeden is een precisieproces voor het vormen van metaal waarbij gespecialiseerde apparatuur wordt gebruikt om een voorgevormde metaalplaat (billet) te vormen tot complexe, bijna netvormige componenten. Dit proces maakt gebruik van een reeks matrijzen - meestal gemaakt van hoogwaardig gereedschapsstaal - die ontworpen zijn om onder hoge druk en gecontroleerde temperatuur specifieke geometrieën en kenmerken aan het werkstuk te geven.
De smeedstukken die via dit proces worden geproduceerd onderscheiden zich door hun uitzonderlijke maatnauwkeurigheid, minimale bewerkingstoeslag, de mogelijkheid om ingewikkelde geometrieën te creëren en hoge productie-efficiëntie. De combinatie van warmte en druk zorgt voor een betere korrelstroming in het metaal, wat resulteert in verbeterde mechanische eigenschappen zoals sterkte, taaiheid en weerstand tegen vermoeiing.
De belangrijkste voordelen van matrijssmeden zijn
Hoewel matrijssmeedwerk veel voordelen biedt, is het belangrijk om factoren zoals initiële gereedschapskosten, materiaalselectie en ontwerpcomplexiteit in overweging te nemen bij het evalueren van de geschiktheid voor specifieke toepassingen.
Deze technologie valt onder de categorie blanking, een precisievormproces van metaal dat veel wordt gebruikt bij de fabricage van plaatstaal.
De voorgevormde folie wordt voorzichtig op de mannelijke matrijs van de stansmachine geplaatst, die een samengestelde matrijs gebruikt om tegelijkertijd overtollig materiaal te verwijderen en de ingewikkelde 3D-vorm van het product te behouden. Dit gesofisticeerde matrijsontwerp omvat meerdere snij- en vormbewerkingen in één enkele beweging, waardoor een optimaal materiaalgebruik en strakke toleranties gegarandeerd zijn. Het proces garandeert een nauwkeurige passing met de matrijsholte, wat cruciaal is voor de volgende productiestappen.
De samengestelde matrijs bestaat meestal uit een reeks strategisch geplaatste snijkanten, vormstempels en drukkussens. Tijdens de cycli voert de pers een zorgvuldig gechoreografeerde opeenvolging van sneden en vormen uit, wat resulteert in een afgewerkt onderdeel waarvoor minimale secundaire bewerkingen nodig zijn. Deze benadering verbetert de productie-efficiëntie en de productconsistentie aanzienlijk, vooral bij de productie van grote volumes.
De materiaalselectie voor zowel het werkstuk als de matrijscomponenten is cruciaal, waarbij factoren als materiaalhardheid, dikte en vervormbaarheid een rol spelen. Geavanceerde matrijsmaterialen, zoals gereedschapsstaal met speciale coatings, worden vaak gebruikt om de levensduur van de matrijs te verlengen en de scherpte van de snijkanten te behouden tijdens langere productieruns.
Deze technologie verwijst naar het precisie afsnijproces met behulp van een gespecialiseerde snijmatrijs.
Het dunne filmpaneel of lineaire materiaal wordt nauwkeurig op de basisplaat geplaatst, terwijl de snijmatrijs stevig op de mal van de machine wordt bevestigd. De machine gebruikt vervolgens gecontroleerde kracht om het mes aan te drijven, waardoor het materiaal langs vooraf bepaalde paden wordt geschoren.
Een belangrijke onderscheidende factor ten opzichte van conventionele stanstechnologie is de superieure kwaliteit van de snijkanten. De snijranden zijn aanzienlijk gladder, met minimale bramen en minder materiaalvervorming. Bovendien maakt dit proces een fijnafgestelde controle over de snijdruk mogelijk, waardoor verschillende effecten zoals inkepingen, rillijnen en gedeeltelijke sneden (kiss cuts) met hoge precisie kunnen worden gecreëerd.
De veelzijdigheid van matrijssnijden strekt zich uit tot de mogelijkheid om complexe geometrieën en ingewikkelde patronen in één enkele bewerking te produceren, wat de productie-efficiëntie aanzienlijk verbetert. De technologie is bijzonder geschikt voor het verwerken van dunne, flexibele materialen zoals films, folies en laminaten die vaak worden gebruikt in de verpakkings-, elektronica- en auto-industrie.
Een ander belangrijk voordeel van deze technologie is de kosteneffectiviteit. De gebruikte matrijzen zijn relatief goedkoop om te produceren en te onderhouden in vergelijking met traditioneel hard gereedschap. Dit aspect, in combinatie met snelle omsteltijden, maakt het proces zeer geschikt voor uiteenlopende productievereisten en kleine tot middelgrote series.
Het vormsnijproces biedt ook verbeterde veiligheidskenmerken, omdat het snijden volledig is ingesloten in de machine, waardoor de operator minder wordt blootgesteld aan scherpe randen en bewegende onderdelen. Bovendien dragen de nauwkeurige controle en herhaalbaarheid van het proces bij aan een consistente productkwaliteit en minder materiaalverspilling, wat in lijn is met lean manufacturing principes en duurzaamheidsdoelen.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO