Additive Manufacturing met composieten in de lucht- en ruimtevaart en defensie

Industriële uitbreiding van 3D-printen

In mijn tijd dat ik in verschillende industrieën heb gewerkt, heb ik talloze verhalen gezien over het oplossen van prototypingproblemen met additieven voor bedrijven, vooral voor kleine bedrijven. In de levenscyclus van de productie van kleine bedrijven is de mogelijkheid om functionele componenten te prototypen voordat de stappen worden doorlopen die nodig zijn om de massaproductie op te voeren, cruciaal voor succes.

Met de diverse afdrukbare materialen van vandaag - variërend van metalen tot composieten tot thermoplasten die nuttiger zijn dan alleen PLA - maakt 3D-printen pasvorm- en functionele testen voor ingenieurs mogelijk, en het biedt echt het digitaliseringsmedium dat nodig is om een ​​businesscase te maken in de vroege stadia van productontwikkeling . Het is niet noodzakelijk het additieve stuk dat een probleem volledig oplost, maar 3D-printen in het algemeen. De technologie van 3D-printen verrijkt zoveel cruciale stappen in het ontwerpproces dat productieproblemen gemakkelijker op te lossen zijn.

Ik denk dat we additieve productiegroei gaan zien in gereedschappen:beugels en scharnieren, bevestigingen en winkelhulpmiddelen. In de nabije toekomst zullen we zien dat 3D-printen de ruimte voor functionele onderdelen voor eindgebruik omvat. Het begon met PLA, dat iedereen in zijn garage kan printen. Nu bedrijven als Markforged composieten en metalen kunnen printen, openen deze sterkere en bruikbare materialen een geheel nieuwe deur voor additive manufacturing.

De kwaliteit en sterkte van materialen die beschikbaar zijn voor 3D-printen veranderen de economische en technologische keuzes voor alle soorten bedrijven. Als het nu om een ​​onderdeel met een lage productie gaat, is 3D-printen goedkoper dan het maken van een mal of CNC-onderdelen vanaf een knuppel. Dit opent echt de deur naar een reeks nieuwe industrieën om 3D-printen toe te passen.

Waarom de luchtmacht overgaat op additieven

Ook de directe toepassingen voor 3D-printen bij de luchtmacht en het leger groeien. Er zijn twee belangrijke gebieden die rechtstreeks van toepassing zijn op het gebruik van additieve fabricage door het leger.

1. Productie in kleine batches: Voor de vliegtuigen waar we specifiek aan werken, maken we geen honderdduizenden onderdelen, zoals je een productieonderdeel zou doen. Lucht- en ruimtevaart- en militaire toepassingen zijn meestal kleine productieruns, en soms kunnen deze onderdelen in het veld worden geproduceerd, afhankelijk van de beschikbare technologie voor additieve fabricage.

2. Gedistribueerde productie: De kracht van additief ligt ook in de gedistribueerde eigenschappen. Als de 3D-printers goedkoop op verschillende ondergronden kunnen worden geplaatst, als er iets kapot gaat, hoef je geen nieuw onderdeel van over de hele wereld te verzenden. Met additive manufacturing bent u niet afhankelijk van één enkele productiebron. Meerdere printers op meerdere locaties kunnen onderdelen maken.

Vanwege deze factoren zie ik additieve fabricage een veel grotere rol spelen in militaire en ruimtevaarttoepassingen.

Additief gereedschap voor verouderde vliegtuigreparaties - MRO

Het bureau voor geavanceerde composieten is belast met het vinden van oplossingen op het gebied van composietontwerp, analyse, engineering en reparatie, specifiek via het Life Cycle Management Center, dat zich bezighoudt met reparaties van verouderde vliegtuigen. Vaak zijn originele gereedschappen voor vliegtuigen vernietigd of verloren gegaan, en we kunnen additieven gebruiken om mogelijk nieuwe gereedschappen voor die vliegtuigen te maken om ze in de lucht te houden.

Een van mijn belangrijkste doelstellingen is het ontwikkelen van additive tooling zodat we composieten voor die vliegtuigen kunnen maken. Bij het maken van onderdelen voor een verouderend vliegtuig waar we de tooling of CAD-gegevens niet meer op hebben, maken we soms een 3D-scan van een bestaand onderdeel en gaan we van daaruit terug om een ​​model te maken dat we dan in 3D kunnen printen en gebruiken als een hulpmiddel voor dat onderdeel.

Additive Manufacturing voor composietgereedschap

Als het gaat om het kantoor voor geavanceerde composieten, waren we geïnteresseerd in 3D-printen vanuit een composietperspectief en hoe dit het productieproces kan helpen. Momenteel gebruiken veel bedrijven grootschalige Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-geprinte onderdelen voor gereedschap, maar ze moeten machineonderdelen plaatsen nadat ze van de printer zijn gekomen voordat ze ze voorbereiden voor een composietlab. Dit betekent dat ze een nauwkeurige CAD-tekening of CAD-model in 3D moeten printen en dit vervolgens op een CNC-machine moeten plaatsen, de machine terug moeten zetten en vervolgens de composietlay-out moeten voorbereiden met een mix van afdichtmiddelen om het vacuümdicht te maken en middelen voor het losmaken van de mal. Dit is een stap - het op de CNC zetten - die we graag willen elimineren omdat het veel van de voordelen van additive manufacturing-tools wegneemt.

Vanuit mijn perspectief zijn veel van de voordelen van additive manufacturing-tooling dat u snel en gemakkelijk een onderdeel krijgt dat nauwkeurig is voor uw CAD-ontwerp. Als je die mal moet nabewerken voordat je hem gebruikt om een ​​composietonderdeel te maken, kun je net zo goed een soort gereedschapsbord gebruiken, dat veel goedkoper en net zo gemakkelijk te bewerken is. Als we de nabewerkingsstap echter kunnen elimineren, kunt u serieuze tijd en energie besparen. Als we een 3D-geprint onderdeel produceren met een vacuümdichte oppervlakteafwerking zonder nabewerking, handmatig schuren of iets waar je de nauwkeurigheid van de geometrie zou kunnen verminderen, kan ik een wereld zien waar additieve fabricage op grote schaal wordt gebruikt voor composietgereedschap. Dat is een gebied met veel impact dat net aan de horizon ligt voor 3D-printen.

Afbeeldingscredits: Hill Air Force Base fotogalerij