Metaalvervanging met 3D printen

Metalen onderdelen vervangen door 3D-geprint kunststof

Metaalvervanging met 3D printen betekent dat je een metalen component vervangt door een kunststof onderdeel dat dezelfde benodigde functie vervult. Denk aan een aluminium montagebeugel, een houder of onderdelen van een robotgrijper. Met een passende materiaalkeuze en een aangepast ontwerp kun je gewicht besparen, functies samenvoegen of de productie vereenvoudigen.

Bij Parts on Demand begint die afweging bij jouw toepassing. Welke krachten moet het onderdeel opnemen? Hoeveel mag het doorbuigen? En wat moet aansluiten op bestaande onderdelen? Vanuit die eisen bekijken we of een kunststof uitvoering geschikt is en hoe het ontwerp daarop kan worden afgestemd.

Wil je breder kijken naar de productiemogelijkheden? Bekijk dan ook onze mogelijkheden voor kunststof onderdelen op maat laten maken.

Wanneer is metaalvervanging interessant?

Metaalvervanging is vooral het onderzoeken waard wanneer het huidige onderdeel zwaar is, uit meerdere componenten bestaat of regelmatig moet worden aangepast. De winst kan in het onderdeel zelf zitten, maar ook in de montage en het gebruik ervan.

• Gewicht verminderen: een lichtere uitvoering kan interessant zijn voor bewegende machineonderdelen, robotgereedschap en hulpmiddelen die medewerkers vaak hanteren.
• Functies samenvoegen: combineer bijvoorbeeld een houder, montagepunten en kabelgeleiding in één geprint onderdeel.
• De montage vereenvoudigen: minder losse onderdelen kunnen zorgen voor minder verbindingen en assemblagehandelingen.
• Varianten produceren: pas het digitale ontwerp aan wanneer een andere aansluiting, maat of uitvoering nodig is.

We produceren met industrieel SLS-printen, waarbij onderdelen laag voor laag worden opgebouwd uit kunststofpoeder. Dat biedt ruimte voor complexe vormen en geïntegreerde functies. Of de overstap voordeliger is, hangt af van het complete ontwerp, de aantallen en de benodigde nabewerkingen.

Welke metalen onderdelen komen in aanmerking?

Een goed startpunt is een onderdeel met een duidelijke functie en bekende gebruiksomstandigheden. Daarmee kun je gericht vergelijken wat de metalen uitvoering doet en welke eisen de kunststof vervanger moet halen.

• Montagebeugels en houders: bijvoorbeeld voor het positioneren van sensoren, kabels of andere componenten.
• Onderdelen van robotgrijpers: wanneer een lager gereedschapsgewicht of geïntegreerde aansluitingen voordeel biedt. Bekijk de mogelijkheden voor end-of-arm tooling.
• Montage- en positioneerhulpmiddelen: voor het ondersteunen, uitlijnen of vasthouden van onderdelen tijdens productie.
• Behuizingen en afdekkingen: wanneer de benodigde vorm en mechanische functie met een geschikte kunststof kunnen worden gerealiseerd.

Heeft het metalen onderdeel ook een functie in warmteafvoer, elektrische geleiding of een zeer nauwkeurige passing? Dan moeten die eigenschappen in de afweging worden meegenomen. Soms past een combinatie van een geprinte kunststof basis en metalen componenten het beste.

Materialen voor metaalvervanging met 3D printen

Het geschikte materiaal hangt af van de belasting, de toegestane vervorming en de temperatuur tijdens gebruik. Een materiaal met een hoge treksterkte is niet automatisch de beste keuze. Ook stijfheid, taaiheid en gedrag onder langdurige belasting zijn belangrijk.

Carbon LW voor stijve kunststof onderdelen

Carbon LW (PA640GSL) is een versterkt polyamide voor toepassingen waarin stijfheid en gewicht belangrijk zijn. Het kan interessant zijn voor houders, montageonderdelen en tooling waarvoor standaard PA12 te veel vervormt. We beoordelen de geschiktheid op basis van de constructie en de krachten die erop werken.

PA 802-CF voor mechanische en thermische eisen

PA 802-CF is een koolstofvezelversterkt polyamide op basis van PA11. Dit materiaal kan in beeld komen wanneer stijfheid en temperatuurbestendigheid samen belangrijk zijn. Bij de beoordeling tellen ook de belastingsrichting en bouworiëntatie mee: de materiaaleigenschappen zijn niet in iedere richting gelijk.

PA12 voor minder zwaar belaste toepassingen

Niet ieder metalen onderdeel vraagt om een vezelversterkte kunststof. Voor een afdekking, houder of andere toepassing met beperkte belasting kan PA12 (PA2200) al een passend uitgangspunt zijn. De functie van het onderdeel bepaalt de benodigde materiaaleigenschappen.

Een passend ontwerp voor kunststof

Metaal vervangen door kunststof vraagt vaak om een andere constructie. Een dunne aluminium beugel kan bijvoorbeeld een andere doorsnede of verstevigingsribben nodig hebben om als kunststof onderdeel voldoende stijf te zijn. Ook de plaats van bevestigingen en de verdeling van krachten kunnen om aanpassingen vragen.

Met onze engineering en re-engineering kunnen we een bestaand onderdeel als vertrekpunt gebruiken. We bekijken welke functies behouden moeten blijven, waar materiaal nodig is en welke onderdelen eventueel kunnen worden samengevoegd. Je bestaande component, technische tekening of CAD-model vormt daarvoor de basis.

Schroefverbindingen verdienen extra aandacht. Voor verbindingen die regelmatig worden geopend, kunnen metalen inserts in het geprinte onderdeel geschikt zijn. Rond de bevestiging moet voldoende materiaal aanwezig zijn. Zo worden montage en onderhoud onderdeel van het ontwerp.

Van metalen voorbeeld naar geteste kunststof uitvoering

1. Breng de toepassing in kaart. Deel je onderdeel of ontwerp en beschrijf belasting, temperatuur, montage en kritische maten. Geef ook aan wat je met de overstap wilt verbeteren.
2. Stem materiaal en ontwerp af. We bespreken de haalbaarheid en eventuele aanpassingen. De engineeringwerkzaamheden en projectprijs worden vooraf vastgelegd.
3. Laat een proefexemplaar maken. Met functionele 3D prototyping kun je de passing, montage en werking in jouw toepassing beoordelen.
4. Beoordeel het resultaat en schaal op. Test onder de beoogde gebruiksomstandigheden. Na goedkeuring kan de vastgelegde uitvoering worden gebruikt voor serieproductie.

Beoordeel daarbij ook het gedrag tijdens langer gebruik. Een onderdeel kan bij de eerste montage goed passen, maar onder aanhoudende belasting geleidelijk vervormen. De gewenste levensduur en toegestane vervorming horen daarom bij de eisen die je vooraf vastlegt.

Wat kost metaalvervanging met 3D printen?

De kosten bestaan uit eventuele engineering, de productie van proefonderdelen en de uiteindelijke productieopdracht. Afmetingen, materiaal, aantallen en nabewerkingen bepalen de prijs. Bij een bestaand onderdeel zonder bruikbaar 3D-model kan digitalisering nodig zijn.

Vergelijk ook de kosten rondom het onderdeel. Een geprinte uitvoering die meerdere componenten samenvoegt, kan minder montagewerk vragen. Daar staan mogelijk ontwerp- en testkosten tegenover. Zo beoordeel je de totale kosten van de overstap. Meer over de productieprijs lees je op de pagina wat kost 3D printen?

Veelgestelde vragen over metaalvervanging

Kan ik aluminium vervangen door 3D-geprint kunststof?

Dat kan bij geschikte toepassingen, bijvoorbeeld bepaalde houders, montagebeugels en onderdelen van robotgereedschap. De constructie moet passen bij de eigenschappen van het gekozen kunststof. Belasting, vervorming, temperatuur en montage bepalen of de vervanging haalbaar is.

Is een carbonversterkte 3D-print even stijf als aluminium?

De hier genoemde SLS-kunststoffen hebben een lagere materiaalstijfheid dan aluminium. Een onderdeel kan met een aangepaste vorm, grotere doorsnede of ribben toch de benodigde stijfheid bereiken. Daarom beoordelen we materiaal en constructie samen.

Hoeveel gewicht kan ik besparen?

Dat is afhankelijk van het oorspronkelijke onderdeel en het nieuwe ontwerp. Kunststof heeft een lagere dichtheid dan veel metalen, maar er kan meer materiaal nodig zijn om aan de stijfheidseisen te voldoen. De gewichtsbesparing wordt daarom berekend voor de complete uitvoering.

Kan ik beginnen zonder 3D-bestand?

Ja, een bestaand onderdeel of een technische tekening kan als vertrekpunt dienen. We bespreken welke gegevens en metingen nodig zijn om een bruikbaar model te maken. Stuur ook informatie over de toepassing en de onderdelen waarop het moet aansluiten.

Is kunststof altijd goedkoper dan metaal?

Nee, de kosten hangen af van het ontwerp, de aantallen en de benodigde bewerkingen. De overstap kan aantrekkelijk worden door gewichtsbesparing, minder losse componenten of eenvoudiger montage. Engineering en praktijktests moeten eveneens in de vergelijking worden meegenomen.

Kan een kunststof onderdeel met metalen delen worden gecombineerd?

Ja, een combinatie kan functioneel zijn. Denk aan metalen schroefdraadinserts of een metalen pasdeel in een geprinte kunststof constructie. De verbinding, passing en krachten op de contactvlakken moeten daarbij in het ontwerp worden meegenomen.

Bespreek de mogelijkheden voor jouw metalen onderdeel

Wil je weten of metaalvervanging met 3D printen zinvol is voor jouw toepassing? Stuur je STEP- of STL-bestand, technische tekening of foto’s van het bestaande onderdeel. Vermeld de gewenste aantallen, de gebruiksomstandigheden en je doel: minder gewicht, minder montagewerk of een aangepaste uitvoering.

Bespreek jouw onderdeel met onze engineers of bel 085 4444 200. We bekijken de mogelijkheden en stemmen de volgende stap met je af.