9T Labs beoordeelt AM voor medische, ruimtevaarttoepassingen

9T Labs (Zürich, Zwitserland) produceert de Red Series of Additive Fusion Technology (AFT)-systemen voor de fabricage van continue vezelversterkte polymeeronderdelen. Het systeem bestaat uit drie componenten:Fibrify-ontwerpsoftware, een 3D-printer genaamd een Build-module en een Fusion-module die het geprinte deel consolideert. Het bouwvolume van Red Series is 350 x 270 x 250 millimeter en de beschikbare materialen zijn koolstofvezel/PEKK en koolstofvezel/PA12, met 60% vezelvolumefractie (FVF).

9T Labs heeft onlangs details onthuld van twee recent voltooide onderzoeken die de haalbaarheid hebben beoordeeld van het gebruik van Red Series om een ​​bestaand metalen onderdeel te vervangen. De ene is een ruimtevaartscharnier en de andere is een chirurgisch hulpmiddel, een richtarm genoemd.

Het scharnier is momenteel gemaakt van staal en heeft een verticale plaat gemonteerd op een basisplaat met vier bevestigingsgaten erin. De studie evalueerde topologie-optimalisatie en herontwerp, multi-body-strategie, versterkingsstrategie, gewichtsvermindering en kostenanalyse. Topologie-optimalisatie leidde tot een geoptimaliseerd herontwerp, gevolgd door de ontwikkeling van een productiestrategie. De beslissing hier was om het scharnier in delen te fabriceren - verticale plaat en een tweecomponenten basisplaat - en deze vervolgens samen te voegen tijdens de consolidatie in het "fusie" -proces. De Fibrify-software leidde de ontwikkeling van een strategie voor het leggen van vezels voor elk scharnieronderdeel, waarbij voor elk onderdeel meerdere lay-outs nodig waren. Materiaal is een combinatie van nette PEKK (35%) en koolstofvezel/PEKK (65%). Deelvolume is 18,3 kubieke centimeter; deelgewicht is 27 gram, wat een besparing van 78% betekent ten opzichte van de stalen versie. De productiekostenanalyse van 9T Labs evalueerde gereedschaps-, materiaal-, uitrustings- en arbeidskosten en stelde vast dat de vervanging van composiet 50% minder zou kosten om te produceren dan het stalen legacy-onderdeel.

De chirurgische richtarm is een T-vormig apparaat van aluminiumlegering met meerdere gaten erin, dat wordt gebruikt om chirurgische instrumenten tijdens een operatie uit te lijnen. Het ziet relatief bescheiden mechanische belastingen, maar ondergaat meerdere sterilisatiecycli en moet een uitstekende maatnauwkeurigheid behouden. De doorschijnendheid van röntgenstralen is ook van cruciaal belang. De lay-upstrategie was gericht op de ontwikkeling van robuuste buitenoppervlakken en dimensionale stabiliteit van de gaten, wat werd bereikt door de gaten rechtstreeks met elkaar te verbinden via plaatsing van vezels. Het uiteindelijke ontwerp bestaat uit 90 additief vervaardigde lagen om een ​​doorgaande dikte van 20 millimeter te creëren. Materialen zijn netjes PEKK (60%) en koolstofvezel/PEKK (40%). Deelvolume is 62,5 kubieke centimeter; deelgewicht is 88 gram, wat een gewichtsbesparing van 48% betekent in vergelijking met de aluminium versie. De uitgevoerde productiekostenanalyse was dezelfde als die voor het ruimtevaartscharnier en toonde potentiële besparingen tot 68% aan.