Hoe 3D-printen de ruimtevaart veranderde

De luchtvaart- en defensie-industrie vertegenwoordigen een van de grootste kansen voor 3D-printen. Als early adopters van additive manufacturing-technologieën is deze markt nu uitgegroeid tot een waarde van 1,36 miljard in 2018 met prognoses om te groeien tot 6,75 miljard in 2026 (Bron:Fortune Business). Wanneer het algemene vliegende publiek vandaag op een nieuw vliegtuig stapt, is de impact van 3D-printen misschien niet zichtbaar, maar het is aanzienlijk.

FDM 3D-printen speelt drie unieke rollen in de lucht- en ruimtevaartmarkt.

• Prototyping en conceptmodellen die al meer dan 20 jaar een nietje in de industrie zijn.
• Aangepaste tooling voor snelle doorlooptijd heeft de totale productiekosten verlaagd.
• Eindgebruiksonderdelen hebben zelfs hun weg naar vliegtuigen gevonden, wat leidt tot snelle reparatie en gewichtsbesparing.

3D-printen Prototyping en conceptmodellering voor ruimtevaart

Prototyping blijft de grootste rol spelen in termen van praktische toepassingen en is verreweg de meest voorkomende toepassing. Van full-size landingsgestelcomponenten tot full-color besturingskaartmodellen, er is een 3D-printproces om aan elke behoefte te voldoen. Fabrikanten kunnen deze voordelen in kosten- en tijdbesparingen benutten voor innovatie en productontwikkeling.

Het in Nederland gevestigde Aerialtronics heeft FDM 3D-printen gebruikt om hun prototyping aan te passen. De enorme afname van de "time-to-part" heeft hen in staat gesteld om ontwerpen 5x - 10x meer te herhalen dan hun traditionele productiemethoden. Ze verminderden ook de R&D-tijd met ongeveer 50% in het proces.

Jigs, armatuur en lay-upgereedschap

Ook al vliegen 3D-geprinte onderdelen nog niet zo lang in vliegtuigen, geprint voor tooling is al meer dan 20 jaar een nietje. Snelle en goedkope op maat gemaakte armaturen hebben de montage in talloze industrieën gemakkelijker gemaakt. Met extreem stijve of versterkte materialen zoals ULTEM en Nylon12 Carbon Fiber zijn nieuwe toepassingen ontstaan.

IDEC &Wehl is een fabrikant van koolstofvezelmaterialen en kon hun doorlooptijden verkorten door gebruik te maken van 3D-geprinte "layup-tools". Door gebruik te maken van een 3D-geprinte structuur met een oplosbaar centrum/"kern" en ULTEM 1010, zijn hun lay-uptools bestand tegen de extreme temperaturen die betrokken zijn bij het koolstofvezeldrukproces, tot meer dan 180°C. Het hieronder afgebeelde onderdeel kostte slechts 60 uur om te produceren met FDM-afdrukken. Het maken van een metalen gereedschap met traditionele bewerking zou IDEC meer dan 4 weken kosten om te produceren en zou veel duurder zijn.

'Fly Away'-onderdelen voor eindgebruik

Een nieuwe en groeiende toepassing in de lucht- en ruimtevaartmarkt creëert eindgebruik dat verband kan houden met een onlangs goedgekeurde FAA-goedkeuring voor onderdelen die tijdens de vlucht worden gebruikt. Recente ontwikkelingen van marktleiders produceren nu onderdelen van machines met materialen die aan hun eisen voldoen. Jarenlange inspanningen om deze goedkeuringen te krijgen waren het meer dan waard! We hebben gezien dat grote fabrikanten zoals Boeing en Airbus traditionele componenten beginnen te ruilen voor 3D-geprinte onderdelen. Zaken als luchtkanalen, beugels, wandpanelen en stoeldoppen worden nu allemaal voor veel minder geprint.

Een heel mooi voordeel dat veel luchtvaartmaatschappijen zien, is het vermijden van invoer- en uitvoerbelastingen bij het opslaan van vliegtuigen voor reparatie. De meeste luchtvaartmaatschappijen hebben enkele reserveonderdelen nodig om mee te reizen, vooral nu internationaal reizen zo gewoon is. Door onderdelen on-demand te kunnen printen, zouden de voorraden verdwijnen, naast de duidelijke brandstofbesparing door het vervoeren van lichtere gereedschappen en onderdelen.