Electroimpact's 6-assige continue fiber 3D-printer, een onderdeel van de toekomstige multifunctionele productiecel

Electroimpact (, Wash., VS) heeft een out-of-autoclave (OOA) in-situ geconsolideerd thermoplastisch geautomatiseerd vezelplaatsingsproces (AFP) en een geavanceerd fused filament fabricage (FFF) 3D-printproces geïntegreerd in een uniform Scalable Composite Robotic Additive Productiesysteem (SCRAM). SCRAM is een echte 6-assige, industriële continue vezelversterkte 3D-printer, die de gereedschapsloze snelle fabricage van geïntegreerde composietstructuren van ruimtevaartkwaliteit mogelijk maakt. Hoogwaardige thermoplasten gecombineerd met een hoog percentage continue vezelversterking worden gebruikt om onderdelen te produceren met uitzonderlijke materiaaleigenschappen die voorheen ongehoord waren in de wereld van additive manufacturing. Electroimpact beweert dat deze technologie zijn gelijke niet kent in de industrie.

“Echt 3D” printen

De meeste 3D-printprocessen worden nauwkeurig omschreven als "2.5D"-printen, omdat materiaal achtereenvolgens wordt afgezet in platte plakjes, die vervolgens op elkaar worden gestapeld om een ​​3D-object te vormen. Het SCRAM-proces kan echter worden beschouwd als "echt 3D"-printen omdat lagen van continue vezelversterkte thermoplast de vorm kunnen aannemen van complexe contouren, zoals aerodynamische oppervlakken en kanalen voor vloeistofstroom. Omdat het een proces met 6 assen is, kan de vezeloriëntatie binnen elke laag bovendien worden aangepast aan de specifieke toepassing om een ​​optimale sterkte en stijfheidsverdeling door het onderdeel te bieden, net als bij een conventioneel AFP-systeem.

Gereedschap op aanvraag afgedrukt

Elke SCRAM-cel is niet alleen uitgerust met een versterkt thermoplastisch printsysteem – een verkleinde, meer handige AFP met in-situ consolidatie (ISC) – maar ook met een snel gereedschapsfabricagesysteem op basis van een geavanceerd FFF-printproces. Conventionele geautomatiseerde vezelopstelling vereist een aanzienlijke investering in hard gereedschap dat inflexibel en duur is en lange doorlooptijden vereist. Daarentegen kan SCRAM de ondersteuningstool eenvoudig on-demand afdrukken, beginnend met slechts een vlakke plaat. Later, nadat het onderdeel is afgedrukt, wordt het gereedschapsmateriaal opgelost, waardoor snelle ontwerpiteraties mogelijk zijn. Het maakt ook het creëren van onderdeelgeometrieën mogelijk, zoals interne kanalen die moeilijk of onmogelijk te produceren zijn met conventionele middelen.

Multi-materiaal systeem

Naast het continue vezelversterkte thermoplastische printproces (AFP ISC) en het FFF-ondersteuningstool-printproces, zijn SCRAM-cellen ook uitgerust met een FFF-mondstuk dat is geoptimaliseerd voor afzetting van thermoplastisch materiaal versterkt met korte of "gehakte" vezels. Er is een gepatenteerd laserverwarmingssysteem ingebouwd, dat uitzonderlijk sterke verbindingen tussen lagen produceert. Dit proces is ideaal voor situaties waar het leggen van continue vezels geometrisch onmogelijk is of anderszins niet logisch is.

Net als het continue vezelproces is dit een "echt 3D"-printproces waarbij de lagen niet beperkt zijn tot een stapel vlakken. Complexe geometrieën zoals kern met variabele dichtheid en andere interne structuren kunnen direct worden geprint op doorlopende vezelversterkte lagen met sterk variërende kromming. Desgewenst kunnen dan continue vezelversterkte lagen bovenop de gehakte vezelversterkte kernstructuur worden aangebracht, waarbij een bovenhuid wordt gevormd. Voorbeelden van materialen zijn:

• PAEK (polyarylketon) familie thermoplasten (PEEK, PEKK, etc.)
• Nylon en andere thermoplasten op lage temperatuur (PA12, ABS, enz.)
• In water oplosbare thermoplasten
• Koolstofvezel
• Glasvezel
• Boorvezel.

SCRAM-celconfiguratie

Het SCRAM-systeem van Electroimpact maakt gebruik van een Siemens 840D CNC-controller en een 6-assige robot met zijn gepatenteerde Accurate Robot-pakket, inclusief een continue 6e robotas voor doorvoer van nutsvoorzieningen met onbeperkte rotatie. Dankzij de interface voor het wisselen van gereedschappen kunnen eindeffectors naadloos worden opgehaald en afgezet, inclusief een eindeffector voor depositie van meerdere materialen.

De cel bevat een verwarmd bouwplatform met roterende hete plaat en is gehuisvest in een verwarmde bouwkamer om thermische uitzetting en krimp te beheersen. SCRAM wordt ook standaard geleverd met een coupon- en kalibratiestandaard, CAM-software voor het programmeren van onderdelen en training voor operators, monteurs en programmeurs.

Optionele functies zijn onder meer:

• High-throughput kunststof pellet extrusie eindeffector, voor het snel plaatsen van grote ondersteunende gereedschappen uit goedkope grondstof;
• Subtractieve bewerkingseindeffector, voor het trimmen van onderdelen en het conditioneren van ondersteunende gereedschapsoppervlakken voor optimale afwerking en nauwkeurigheid;
• Gedeeltelijk herbruikbaar ondersteuningssysteem met een in water oplosbare opofferingslaag voor korte productieruns.

Over Electro-impact

Electroimpact is een ervaren leverancier van productieautomatisering en tooling voor de lucht- en ruimtevaartindustrie. Het bedrijf is een toevluchtsoord voor ingenieurs, die verticaal verantwoordelijk zijn voor al het werk van concept tot acceptatie door de klant met minimale bureaucratie. Hun projecten omvatten complete automatiseringsassemblagesystemen voor commerciële vliegtuigvleugels, AFP-systemen (automatische vezelplaatsing), zeer nauwkeurige robotboor- en bevestigingsmachines, klinkmachines voor vleugelpaneel- en rompmontage en apparatuur voor het hanteren van ruimtevaartuigen en satellieten.