3D Tiskanje Kovinskih Komponent Desetkrat Hitreje

2023 Avtor: Hannah Pearcy | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-05-24 11:13

Fraunhoferjev vodilni projekt Future AM se je začel novembra 2017. V ta namen se je šest inštitutov Fraunhofer združilo, da bi preučilo celostni pogled na digitalno in fizično dodano vrednost od vstopa naročila do končne kovinske 3D-tiskane komponente in se poglobilo v novo generacijo tehnologij v proizvodnji aditivov. V tem projektu sodelujejo naslednji inštituti Fraunhofer:

• Fraunhoferjev inštitut za lasersko tehnologijo ILT, Aachen (koordinacija projekta)
• Fraunhoferjev inštitut za aditivne proizvodne tehnologije IAPT, Hamburg
• Fraunhoferjev inštitut za proizvodno tehnologijo in raziskave uporabnih materialov IFAM, Bremen
• Fraunhoferjev inštitut za raziskovanje računalniške grafike IGD, Darmstadt
• Fraunhoferjev inštitut za tehnologijo materialov in snopov IWS, Dresden
• Fraunhoferjev inštitut za obdelovalne stroje in tehnologijo oblikovanja IWU, Chemnitz

Galerija slik

3D kovinski tisk postane prozoren

Virtualni laboratorij, ki je rezultat tesnega sodelovanja med vključenimi inštituti, ima pomembno vlogo pri Future AM. Virtualni laboratorij bo v prihodnosti prek omrežja in baze podatkov digitalno povezoval vsa področja in inštitute na področju proizvodnje kovinskih aditivov (Metal AM). Fritz Lange iz Fraunhofer IAPT pojasnjuje: "Inštituti bodo uporabljali virtualni laboratorij za obdelavo in razumevanje razdeljene proizvodnje." Načrti vključujejo zaprto digitalno preslikavo kompetenc in opreme vseh sodelujočih inštitutov.

Uporabnik je lahka konstrukcija

Lahka konstrukcija prihrani vire in težo in nima več pomembne vloge v avtomobilski industriji. Na lahkem sestanku uporabnikov gradbene konstrukcije je razloženo, kako konstrukcije postanejo lahke in stabilne ter kakšne koristi prinašajo.

Več informacij

Virtualni laboratorij naredi celoten proces AM pregleden in ga digitalno odseva: Digital Twins omogoča udeležencem projekta modeliranje in simulacijo procesov, da bi optimizirali resnične sisteme na vseh področjih. Virtualni laboratorij je pripravljen za uporabo in ga že ocenjujejo s tako imenovanimi preskusnimi podatki. Zadevni inštituti se trenutno povezujejo z virtualnim laboratorijem prek svoje baze podatkov, tako da lahko začne kmalu delovati. Strokovnjaki Fraunhofer bodo pokazali, kaj bo dosegla in kako bo delovala na Formnext-u, ki bo potekal od 19. do 22. novembra 2019 v Frankfurtu na Majni.

Katere materiale lahko aditivno obdelujemo?

To vključuje na primer Fraunhoferjev inštitut IWS za Fraunhoferiz Dresdna, ki skrbi za del gradiva. Poudarek je na razširitvi palete materialov, ki jih je mogoče uporabiti pri aditivni obdelavi in tudi na konstrukciji iz več materialov: Tukaj je sestavljena iz različnih materialov z lasersko oblogo (LMD), brez potrebe po postopkih spajanja na nižji stopnji. "Proces zelo pospeši razvoj materiala," pravi znanstvenik IWS Michael Müller. "V okviru skupnega projekta raziskujemo, katere materiale lahko med seboj kombiniramo in kakšne težave nastanejo." Dresdenski znanstveniki trenutno preiskujejo, kako lahko na primer sestavimo več materialov iz različnih superveleslov. Pri združevanju dveh materialov je še posebej pomembno analizirati prehodno območje med materiali. Medtem so raziskovalci optimizirali materialni prehod zlitine Inconel 718 v Merl 72, da bi čim bolj zmanjšali izzive, kot sta nastajanje razpok ali krčenje.

Proizvodnja aditivov

3D tisk z amorfnimi kovinami

Novi skalabilni kovinski AM procesi in sistemi so tema Fraunhoferjevega inštituta za lasersko tehnologijo ILT: Podjetje s sedežem v Aachenu je uspelo v koraku od nanosa do resnične proizvodnje aditivov v ekstremno hitrem laserskem plašču (EHLA). Skupaj z industrijskimi partnerji so razvili 3D EHLA sistem. Konstrukcijsko ploščad se nato zelo hitro premika vzporedno s kinematiko s tremi linearnimi pogoni s stacionarno lasersko glavo.

Razvit je bil optični sistem za Laser Powder Bed Fusion (LPBF), ki se uporablja v prvem prototipu. Prototip ima vgrajen prostor 1000 mm x 800 mm x 500 mm. To pomeni, da lahko tudi velike kovinske komponente aditivno izdelamo do desetkrat hitreje kot običajni sistemi LPBF. Programski model nadzoruje tudi vnos energije pri taljenju praškastega materiala. Christian Tenbrock, znanstveni sodelavec pri Fraunhoferju ILT in koordinator projekta Future-AM: "Parametre procesa lahko nastavite posamično za vsako posamezno talilno sled, da se poveča kakovost sestavnih delov in hitrost izdelave."

Samodejna naknadna obdelava znižuje stroške postopka

Pri kovinskem 3D tiskanju je prizadevanje za ročno naknadno obdelavo še vedno veliko - predstavlja do 70 odstotkov celotnih stroškov postopka. Dr. Ines Dani iz Fraunhofer IWU pojasnjuje težavo: „Korak za nadaljnjo obdelavo še ni bil avtomatiziran zaradi različnih geometrij, med drugim. Zdaj se bo to spremenilo. «Fraunhofer IWU razvija različne samostojno delujoče tehnološke module za posamezne procese. Robot prevzame ravnanje z obdelovanci in nadaljnjo obdelavo.

Knjižni namig

Knjiga Aditivna proizvodnja opisuje osnove in prakse usmerjene metode za uporabo aditivne proizvodnje v industriji. Knjiga je namenjena oblikovalcem in razvijalcem, da podprejo uspešno izvajanje aditivnih procesov v njihovih podjetjih.

Bionična ročica izdelana na LPBF stroju

Inštituti Fraunhofer bodo na Formnext 2019 predstavili svoja dosedanja dogajanja v okviru projekta Future-AM. Kot primer velikega dodatnega sestavnega dela, ki je bil izdelan s posebej oblikovanim LPBF strojem, je na primer predstavljen bionični vzvod. Več materialno rezilo turbine in šoba za raketo z vrtinčnimi injektorji so nadaljnje novosti iz industrije, ki jo je osvojil AM. Prikazana sta tudi predstavitev programske opreme Virtual Lab in model sistema za avtomatizacijo predhodno ročne in zato zamudne naknadne obdelave.