Setforge om composietonderdelen in serie te produceren met behulp van 9T Labs-technologie

Setforge (een dochteronderneming van Farinia Group, L'Horme, Frankrijk) smeedt en verspant al meer dan een eeuw hoogwaardige metalen precisiecomponenten voor veeleisende industrieën zoals de automobielindustrie en de ruimtevaart. Om echter het leiderschap te behouden en zich aan te passen aan veranderende tijden, heeft het bedrijf geïnvesteerd in technologie waarmee het snel en kosteneffectief hoogwaardige koolstofvezelversterkte composietonderdelen kan ontwerpen en produceren om staal, aluminium en titanium te vervangen tegen aanzienlijk lagere kosten. lagere massa. Om de uitbreiding naar geavanceerde composieten te vergemakkelijken, werd Setforge een vroege partner van de hybride productieoplossing OEM 9T Labs AG (Zürich, Zwitserland). 'Hormes, Frankrijk.

“We kozen voor hun Red Series Additive Fusion Solution-platform, een alles-in-één oplossing die software, hardware en ondersteuning combineert. De Fibrify-software stelt ons in staat om de onderdelen te ontwerpen met vezels die we alleen kunnen plaatsen waar nodig, en het is direct gekoppeld aan commercieel beschikbare structurele simulatiesoftware”, legt Damien Felix, R&D-projectmanager bij Setforge, uit. “De combinatie van additive manufacturing [AM] en gieten is uniek. We kunnen structurele onderdelen aanbieden die reproduceerbaar en ook kostenconcurrerend zijn. De expertise van 9T Labs op het gebied van composieten helpt ons om de juiste toepassing te identificeren en om gemakkelijk op de belasting afgestemde onderdelen te ontwerpen. We kunnen zelfs metalen inzetstukken plaatsen, indien nodig, voordat we de vezels verdichten en de porositeit verminderen. We eindigen met afgewerkte, netvormige onderdelen met hoge vezelverhoudingen en lage porositeit die een specifieke belasting dragen die vier keer hoger is dan die van staal."

Wat is het marktnut van onderdelen die in de buurt van de vorm kunnen worden geproduceerd,
met een geoptimaliseerde gewicht-prestatieverhouding en hogere mechanische
prestaties dan van andere snelle koolstofvezelprocessen? Didier Henry, directeur van Setforge, zegt dat het antwoord is:"elke markt die wordt gedomineerd door aluminium en titanium, of waar sterke, lichtgewicht onderdelen waardevol zijn. Deze onderdelen zullen zelfs interessant zijn om andere composietonderdelen te vervangen die moeten worden verbeterd, lichter en sterker gemaakt.”

Met de opzet van zijn eerste koolstofvezel AM-productiemogelijkheden dankzij 9T Labs, zegt Setforge dat het tot 5.000 koolstofvezelcomposietonderdelen per jaar kan produceren in formaten tot 350 x 270 x 250 millimeter. Naarmate de capaciteit in 2023 en daarna toeneemt, verwacht Setforge 100.000 onderdelen per jaar te kunnen produceren en de afmetingen van onderdelen uit te breiden.

“Met de Red Series willen we voorstellen om metalen onderdelen te vervangen door composieten voor onze huidige markten zoals auto- of ruimtevaart, maar we willen ook innovatieve oplossingen voorstellen voor nieuwe markten - bijvoorbeeld luxe, sport, medisch, exoskelet [bijv. draagbare ergonomische tilhulpsystemen] en drones”, voegt Felix toe. (Zie "9T Labs beoordeelt AM voor medische toepassingen in de ruimtevaart.")

De hybride geavanceerde productietechnologie van 9T Labs maakt het mogelijk om hoogwaardige structurele onderdelen - in uitdagende kleine tot middelgrote en dikke secties - te produceren in koolstofvezelversterkte thermoplastische composieten (CFRTP) in productievolumes variërend van 100 tot 10.000
onderdelen/jaar. Door 3D-printen te combineren (wat ontwerpvrijheid biedt, deels)
complexiteit en controle van de vezeloriëntatie) met persvormen in bijpassende metalen matrijzen (die snelle cyclustijden, hoge productiesnelheden, uitstekende oppervlakteafwerkingen met weinig lege ruimten, plus hoge herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid) biedt, biedt het hybride productiesysteem naar verluidt het beste van zowel additieve als subtractieve productie.

Het gepatenteerde Red Series Additive Fusion Solution-platform van het bedrijf bestaat uit een Build Module — een 3D-printer die vezelopstelling en preformproductie mogelijk maakt — en een Fusion Module — compacte compressiepers die preformconsolidatie en het vormen van definitieve onderdelen mogelijk maakt. De hardware wordt ondersteund door de Fibrify-ontwerpsuite van 9T Labs. Met deze software kunnen CAD-bestanden worden geïmporteerd, het ontwerp van onderdelen en de vezellay-ups worden geoptimaliseerd en vervolgens worden verplaatst naar grote commerciële
structurele analyseprogramma's om structurele prestaties te verifiëren. Dit, zegt 9T Labs, elimineert de kostbare en tijdrovende 'make and break'-cyclus van het ontwerpen van onderdelen, het produceren en testen van prototypes en het verder aanpassen van ontwerpen om beter te voldoen aan de prestatie- en kostendoelstellingen. Beurtelings,
dit helpt fabrikanten om onderdelen sneller en tegen lagere kosten op de markt te brengen.

Samen kan het systeem snel, efficiënt, consistent en kosteneffectief structurele onderdelen produceren met een hoge complexiteit in CFRTP-composieten voor initiële prototyping tot productie in grote volumes. Verder is het gebruik van bewezen industriestandaard materialen - hoogwaardige zuivere (onversterkte) en koolstofvezelversterkte polyamide 12 (PA12), polyfenyleensulfide (PPS), polyetherketoneketon (PEKK) en polyetheretherketon (PEEK) - lichtgewicht, structurele composietonderdelen die geschikt zijn van het vervangen van metalen in uitdagende omgevingen betaalbaar kan worden geproduceerd met weinig afval, een verbeterde buy-to-fly-ratio en hoge niveaus van R&R. Omdat de thermoplastische matrices opnieuw in de smelt kunnen worden verwerkt, kunnen afvalmateriaal en onderdelen worden gerecycled en kunnen meerdere 3D-geprinte subassemblages aan elkaar worden gelast tijdens de Fusion-stap.