Electroimpact introduceert SCRAM: 6-as continue vezel 3D-printer voor gereedschapsloze luchtvaartkwaliteit composietfabricage

Electroimpact (, Wash., VS) heeft een out-of-autoclave (OOA) in-situ geconsolideerd thermoplastisch geautomatiseerd vezelplaatsingsproces (AFP) en een geavanceerd fused filament fabrication (FFF) 3D-printproces geïntegreerd in een geünificeerd Scalable Composite Robotic Additive Manufacturing (SCRAM) systeem. SCRAM is een echte 6-as, industriële continue vezel-versterkte 3D-printer, die de gereedschapsloze snelle fabricage van luchtvaartkwaliteit geïntegreerde composietstructuren mogelijk maakt. Hoogpresterende thermoplasten gecombineerd met een hoog percentage continue vezelversterking worden gebruikt om onderdelen te produceren met uitzonderlijke materiaaleigenschappen die ongekend waren in de wereld van additieve productie. Electroimpact stelt dat deze technologie geen evenbeeld in de industrie heeft.

“Echte 3D” printen

De meeste 3D-printprocessen worden accuraat beschreven als “2,5D” printen, omdat materiaal achtereenvolgens in platte lagen wordt gedeponeerd, die vervolgens opgestapeld worden om een 3D-object te vormen. Het SCRAM-proces kan echter als “echte 3D” printen worden beschouwd, omdat lagen van continue vezel-versterkte thermoplast de vorm van complexe contouren kunnen aannemen, zoals aerodynamische oppervlakken en kanalen voor vloeistroom. Bovendien, omdat het een 6-as proces is, kan de vezeloriëntatie binnen elke laag worden afgestemd op de specifieke toepassing om optimale sterkte- en stijfheidsverdeling door het hele onderdeel te bieden, vergelijkbaar met een conventioneel AFP-systeem.

Gereedschap op vraag geprint

Elke SCRAM-cel is niet alleen uitgerust met een versterkt thermoplastisch printsysteem – een verkleinde, meer wendbare AFP met in-situ consolidatie (ISC) – maar ook met een snellere gereedschapsfabricagesysteem gebaseerd op een geavanceerd FFF-printproces. Conventioneel geautomatiseerd vezelleggen vereist een substantiële investering in hard gereedschap dat onbuigbaar, duur is en lange levertijden heeft. In tegenstelling kan SCRAM het ondersteunende gereedschap op verzoek printen, uitgaande van slechts een platte plaat. Later, nadat het onderdeel klaar is met printen, wordt het gereedschapsmateriaal opgelost, wat snelle ontwerpcycli mogelijk maakt. Het stelt ook de creatie van onderdeelgeometrieën toe zoals interne kanalen die moeilijk of onmogelijk te produceren zijn via conventionele middelen.

Multi-materiaal systeem

Naast het continue vezel-versterkte thermoplastische printproces (AFP ISC) en het FFF ondersteuningsgereedschap printproces, zijn SCRAM-cellen ook uitgerust met een FFF-mondstuk geoptimaliseerd voor de depositie van thermoplastisch materiaal versterkt met korte of “gehakte” vezels. Een eigen lasersverhittingssysteem is geïntegreerd, wat uitzonderlijk sterke bindingen tussen lagen produceert. Dit proces is ideaal voor situaties waar het leggen van continue vezels geometrisch onmogelijk is of anderszins geen zin heeft.

Net als het continue vezelproces is dit een “echte 3D” printproces waarbij de lagen niet beperkt zijn tot een stapel van vlakken. Complexe geometrieën zoals variabele-dichtheidskernen en andere interne structuren kunnen direct op continue vezel-versterkte lagen met wijd uiteenlopende kromming worden geprint. Indien gewenst, kunnen continue vezel-versterkte lagen vervolgens op de gehakte vezel-versterkte kernstructuur worden gedeponeerd, vormende een bovenste huid. Voorbeeldmaterialen zijn:

• PAEK (polyarylketon) familie thermoplasten (PEEK, PEKK, etc.)
• Nylons en andere laag-temperatuur thermoplasten (PA12, ABS, etc.)
• Wateroplosbare thermoplasten
• Koolstofvezel
• Glasvezel
• Boorvezel.

SCRAM-cel configuratie

Het SCRAM-systeem van Electroimpact gebruikt een Siemens 840D CNC-controller en 6-as robot met hun gepatenteerde Accurate Robot-pakket, inclusief een continue 6e robotas voor utility doorvoer met onbeperkte rotatie. De gereedschapswisselinterface stelt eind-effectoren in staat om naadloos op te pikken en af te zetten, inclusief een multi-materiaal depositie eind-effector.

De cel bevat een verwarmd bouwplatform met draaiende warmteplaat en is gehuisvest in een verwarmde bouwkamer om thermische uitdijning en krimp te controleren. SCRAM wordt standaard geleverd met een coupon- en kalibratiestand, CAM-deelprogrammeer-softwaresuite en training voor operators, monteurs en programmeurs.

Optionele functies omvatten:

• Hoog-doorvoer kunststof pellet extrusie eind-effector, voor het snel depositeren van grote ondersteuningsgereedschappen van goedkope voedingsstof;
• Aftrekende bewerkings eind-effector, voor het afsnijden van onderdelen en conditioneren van ondersteuningsgereedschapsoppervlakken voor optimale afwerking en nauwkeurigheid;
• Gedeeltelijk herbruikbaar ondersteuningsgereedschapsysteem met een wateroplosbare offerlaag voor korte productieruns.

Over Electroimpact

Electroimpact is een ervaren leverancier van productie-automatisering en gereedschappen aan de luchtvaartindustrie. Het bedrijf is een haard voor ingenieurs, die verticaal verantwoordelijk zijn voor alle werk van concept tot klantacceptatie met minimale bureaucratie. Hun projecten omvatten complete automatiser assemblage systemen voor commerciële vliegtuigvleugels, AFP (geautomatiseerde vezelplaatsing) systemen, hoge-nauwkeurige robotische boor- en bevestigingsmachines, nietmachines voor vleugelpaneel- en rompassemblage en ruimtevaartuig- en satellietafhandelingsapparatuur.