Zelfs diamanten kunnen nu worden 3D-geprint (video)

Diamant is harder dan al het andere in de natuur. Het is een belangrijk onderdeel van een groot aantal slijtvaste gereedschappen in de industrie, van mijnbouw en boren tot machinale bewerking en ook medische implantaten. Sinds 1953 is het mogelijk geweest om synthetisch diamant te produceren, maar omdat het zo hard en ingewikkeld is om te bewerken, is het bijna onmogelijk om complexe vormen te vormen.

Additieve productie

Tot nu toe heeft de productie van superharde diamantmaterialen slechts enkele eenvoudige geometrische configuraties mogelijk gemaakt. Door gebruik te maken van additieve productie (stereolithografie) en een op maat gemaakte, gepatenteerde nabewerkingsmethode (ceramic fusion), is Sandvik erin geslaagd om 3D diamantcomposieten te produceren in bijna elke vorm.

In tegenstelling tot natuurlijk diamant, is de diamant van Sandvik een samengesteld materiaal. Het grootste deel van het materiaal is diamant, maar om het printbaar en dicht te maken moet het worden gecementeerd in een zeer hard matrixmateriaal, waarbij de belangrijkste fysische eigenschappen van zuivere diamant behouden moeten blijven.

Het 3D-printproces

‘Het gebruikte productieproces voor additieven is zeer geavanceerd’, legt Mikael Schuisky, hoofd R&D en operations bij Sandvik Additive Manufacturing, uit. ‘We printen in een slurry bestaande uit diamantpoeder en polymeer met behulp van een methode die stereolithografie wordt genoemd, waarbij complexe onderdelen laag voor laag met ultraviolet licht worden geproduceerd.’

De stap na de 3D-printing is echter nog veeleisender. Hier heeft Sandvik een op maat gemaakte, gepatenteerde nabewerkingsmethode ontwikkeld die het mogelijk maakt om de exacte eigenschappen van de superharde diamantcomposiet te bereiken. ‘Deze stap was uiterst gecompliceerd. Na uitgebreide R&D inspanningen en verschillende proeven hebben we het proces echter onder controle gekregen en hebben we de eerste 3D-geprinte diamantcomposiet gemaakt’, aldus Schuisky.

Overblijfselen van het printen kunnen worden hergebruikt om afval te verminderen – het diamantpoeder kan ook uit de specie worden geëxtraheerd en vervolgens worden gerecycled, waardoor de methode duurzamer wordt. Sandvik heeft een octrooi aangevraagd voor het diamantcomposietproces.