9T Labs verheft additieve manufacturing voor geavanceerde medische en luchtvaarttoepassingen

9T Labs (Zürich, Zwitserland) produceert de Red Series van Additive Fusion Technology (AFT) systemen voor de fabricage van continue vezel-versterkte polymere onderdelen. Het systeem bestaat uit drie componenten: Fibrify ontwerpsoftware, een 3D-printer genaamd Build Module en een Fusion Module die het geprint onderdeel consolideert. De bouvolume van Red Series is 350 x 270 x 250 millimeter en beschikbare materialen zijn koolstofvezel/PEKK en koolstofvezel/PA12, met 60% vezelvolume fractie (FVF).

9T Labs onthulde recent details van twee recent voltooide studies die de haalbaarheid beoordeelden van het gebruik van Red Series om een bestaand metalen onderdeel te vervangen. Één is een luchtvaartscharnier en de andere is een chirurgisch instrument, een aiming arm genaamd.

Het scharnier is momenteel gemaakt van staal en heeft een verticale plaat gemonteerd op een basisplaat met vier bevestigingsgaten. De studie evalueerde topologie-optimalisering en herontwerp, multi-body strategie, versterkingsstrategie, gewichtsreductie en kostenanalyse. Topologie-optimalisering leidde tot een geoptimaliseerd herontwerp, gevolgd door ontwikkeling van een productiestrategie. De beslissing was om het scharnier in delen te fabriceren – verticale plaat en een twee-component basisplaat – en die vervolgens te voegen tijdens consolidatie in het "fusion" proces. De Fibrify software begeleidde de ontwikkeling van een vezellegstrategie voor elk scharniercomponent, wat meerdere layouts per onderdeel betrof. Materiaal is een combinatie van zuiver PEKK (35%) en koolstofvezel/PEKK (65%). Onderdeelvolume is 18,3 kubieke centimeter; onderdeelgewicht is 27 gram, wat een besparing van 78% vertegenwoordigt ten opzichte van de staalversie. 9T Labs' productiekostenanalyse evalueerde hulpmiddel-, materiaal-, apparatuur- en arbeidskosten en bepaald dat de composietvervanging 50% minder zou kosten om te produceren dan het legacy staalonderdeel.

De chirurgische aiming arm is een T-vormig aluminiumlegering apparaat met meerdere gaten, gebruikt om chirurgische instrumenten tijdens een operatie uit te lijnen. Het ziet relatief bescheiden mechanische belasting, maar ondergaat meerdere sterilisatiecycli en moet uitstekende dimensionale nauwkeurigheid behouden. Röntgen-doorschijnendheid is ook cruciaal. De legstrategie richtte zich op ontwikkeling van robuuste externe oppervlakken en dimensionale stabiliteit van de gaten, wat bereikt werd door de gaten direct te interconnecteren via vezelplaatsing. Het eindontwerp bevat 90 additief geproduceerde lagen om een door-dikte van 20 millimeter te creëren. Materialen zijn zuiver PEKK (60%) en koolstofvezel/PEKK (40%). Onderdeelvolume is 62,5 kubieke centimeter; onderdeelgewicht is 88 gram, wat een gewichtsbesparing van 48% vertegenwoordigt ten opzichte van de aluminiumversie. De productiekostenanalyse die werd uitgevoerd was dezelfde als die voor het luchtvaartscharnier en toonde potentiële besparingen van tot 68%.