Top 5 toepassingen voor additieve productie in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie

Additive manufacturing kan in talloze industrieën en toepassingen worden gebruikt, variërend van het maken van kleinschalige prototypes tot het produceren van verfijnde raketmotoren. Als u nog steeds twijfelt over het integreren van additive manufacturing-technologieën in uw productieactiviteiten, overweeg dan de vele voordelen en baanbrekende toepassingen in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-industrie.

Snelle links:

• Wat is additieve productie?
• Voordelen van additieve productie
• Gebruik in de ruimtevaart voor additieve productie
• Militair en defensief gebruik voor 3D-printen
• Geïnteresseerd om meer te weten te komen over de voordelen van additieve productie?

Wat is additieve productie?

Additive manufacturing, ook wel 3D-printen genoemd, is het proces waarbij een driedimensionaal object wordt gemaakt op basis van een digitaal 3D- of CAD-model. Zoals de naam al aangeeft, werkt additive manufacturing door laag voor laag materialen toe te voegen om een ​​object te bouwen. Deze materialen kunnen metaalpoeders, plastic of keramiek omvatten. Additive manufacturing kan traditionele methoden voor het maken van objecten zoals machinale bewerking, snijden, draaien, vormen, frezen en andere "subtractieve" fabricageprocessen versterken en in sommige gevallen volledig vervangen.

Tijdens het additieve fabricageproces wordt een object ontworpen met behulp van CAD-software (Computer-Aided Design) of door een scan te maken van het te printen object. De software kan de scan vertalen naar een nauwkeurig raamwerk voor de 3D-printmachine om laag voor laag te volgen.

Voordelen van additieve productie

Er zijn een overvloed aan voordelen die inherent zijn aan het gebruik van additive manufacturing, waaronder:

Lagere ontwikkelingskosten

Geavanceerde productietechnologie heeft het stereotype dat het wat prijzig is, vanwege de initiële kosten; de lagere ontwikkelingskosten op de lange termijn leveren echter geldbesparende voordelen op. Een van de belangrijkste voordelen van 3D-printen zijn de lagere arbeidskosten. Afgezien van de nabewerking zijn de meeste printers zelfvoorzienend en hebben ze nauwelijks hulp van een operator nodig. Daarom zijn de arbeidskosten die gepaard gaan met het additieve fabricageproces in wezen onbestaande in vergelijking met traditionele fabricageprocessen die hoogopgeleide operators kunnen vereisen.

Bovendien is additieve productie in lage volumes concurrerend in kosten in vergelijking met traditionele productie. Het is vaak aanzienlijk goedkoper om een ​​prototype in 3D te printen dan om het te produceren met behulp van andere productiemethoden, zoals spuitgieten (denk aan de levertijd en kosten van de matrijs), frezen en machinale bewerking.

Minder productverspilling

Door concepten in een computerprogramma te ontwerpen en ze vervolgens te verzenden om te printen, wordt de tijd om nieuwe ontwerpen te maken en te produceren drastisch verkort met minder afval; dit digitaal-naar-digitaal proces verwijdert de extra tussenstappen van traditionele prototyping die kunnen leiden tot materiaalverspilling. Afhankelijk van het gebruikte materiaal kan deze reductie ook leiden tot een aanzienlijke kostenbesparing, b.v. als het benodigde materiaal titanium is.

Bovendien heeft 3D-printen de doorlooptijd versneld:met de mogelijkheid om snelle iteraties te creëren, identificeert 3D-printen technische en ontwerpproblemen die weken, zo niet maanden, konden duren om te ontdekken in traditionele productie. Omdat additieve fabricage het mogelijk maakt om complexe ontwerpen te maken die normaal gesproken te moeilijk of te duur zijn om te vervaardigen, kan procesontwikkeling sneller worden bereikt dan traditionele fabricageprocessen. Dit betekent dat meer tijd en geld op andere manieren kan worden gebruikt. Over het algemeen biedt additive manufacturing een effectiever en efficiënter ontwerpproces met minder afval en minder uitgaven.

Echt geavanceerde prototypes

Met additieve fabricage kunt u een prototype ontwerpen en produceren op een 3D-printer in uren, niet in weken! In plaats van te ontwerpen voor productie, kunt u nu produceren voor gebruik en nut. Daarnaast kunnen onderdelen specifiek worden geproduceerd om te voldoen aan complexe klantspecificaties; dit is een game-changer voor prototyping.

Additive manufacturing betekent dat u nu snel mock-ups van een nieuw product kunt maken en een onderdeel kunt produceren om te voldoen aan een specifieke marktniche, wat kan leiden tot de productie van producten met een hoge winstmarge. Het overkoepelende productieproces wordt verder gestroomlijnd met de integratie van additieve productie van begin tot eind.

Gebruik in de ruimtevaart voor additieve productie

Gezien de voordelen van additive manufacturing is het logisch dat een dergelijke technologie wordt toegepast op toepassingen in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Dergelijke trends zijn onder meer:

Raketlichamen bouwen

Relativity Space is een Amerikaans ruimtevaartproductiebedrijf met hoofdkantoor in Los Angeles, Californië, dat zich richt op de ontwikkeling van productietechnologieën, lanceervoertuigen en raketmotoren voor commerciële orbitale lanceringsdiensten. Hun Stargate-productiefaciliteit herbergt 's werelds grootste metalen 3D-printers en maakt gebruik van gerichte energiedepositie en gepatenteerde legeringen om de lichamen van hun raketten te maken.

Met 3D-printen kunnen ze snel geïntegreerde componenten ontwerpen die het aantal onderdelen 100 keer verminderen in vergelijking met traditionele draagraketten. Dit bespaart ook gewicht en verbetert de betrouwbaarheid, die beide enorm belangrijk zijn voor de economie van het lanceren in de ruimte.

Raketmotoren bouwen

Rocket Lab is een openbare Amerikaanse lucht- en ruimtevaartfabrikant en aanbieder van kleine satellietlanceringsdiensten. Hun Rutherford-raketmotor werd eind 2016 voor het eerst getest en sindsdien zijn er meer dan 200 van deze baanbrekende modellen geproduceerd.

De verbrandingskamers van deze specifieke motor, injectoren, pompen en belangrijkste drijfgaskleppen zijn allemaal 3D-geprint met behulp van elektronenstraalsmelten. De resulterende motor is eenvoudig, betrouwbaar en licht - slechts 35 kg of 77 lb - waardoor ze ideaal zijn voor goedkope lanceringen in de ruimte. En buiten de atmosfeer van de aarde zijn hun nieuwe Curie- en HyperCurie-stuwraketten gebouwd volgens dezelfde principes.

Oprukkende astronautenuniformen

Additive manufacturing wordt niet alleen gebruikt voor de fysieke raket; deze technologie kan ook worden gebruikt bij het produceren van geavanceerde, verfijnde astronautenuniformen. Toen SpaceX mensen de ruimte in stuurde, werden de uniformen van hun bemanning gedeeltelijk gemaakt met additieve fabricage.

Hoewel het bedrijf details van veel van de onderliggende technologie privé heeft gehouden, merkte een woordvoerder op dat "de helm op maat is vervaardigd met behulp van 3D-printtechnologie en geïntegreerde kleppen, mechanismen voor het intrekken en vergrendelen van het vizier en microfoons in de helmstructuur bevat."

Militaire en defensieve toepassingen voor 3D-printen

Er worden ook vorderingen gemaakt in de defensie-industrie met additieve fabricage, waaronder:

Gezamenlijk rompproject

In april tekende het Amerikaanse leger een contract voor zijn "Jointless Hull Project", dat een ambitieus doel heeft om een ​​3D-metaalprinter te ontwikkelen die zo groot is dat hij de buitenkant van een militaire vrachtwagen in één gigantisch stuk kan maken. De missie is om een ​​grootschalige tool te ontwikkelen die in staat is om enkele, naadloze rompen van gevechtsvoertuigen te produceren met een netto afmeting van bijna 30' bij 20' bij 12'.

Mijnopruimingsmissies

​​Het US Marine Corps heeft met succes gebruik gemaakt van additive manufacturing om hun missie voor het opruimen van mijnen te ondersteunen door 3D-printen van een headcap voor een raketmotor die wordt gebruikt om een ​​M58 Mine Clearing Line Charge (MICLIC) tot ontploffing te brengen.

De MICLIC is een door een raket geprojecteerde explosieve lijnlading die een pad vrijmaakt door mijnenvelden en andere obstakels op het slagveld. Door gebruik te maken van additieve fabricage om de hoofdkap te produceren, konden de mariniers de kostbare en tijdrovende nadelen van traditionele productietechnieken overwinnen en een efficiëntere methode bieden voor het produceren van het onderdeel. De headcap werd 3D-geprint in roestvrij staal voordat hij werd getest op Yuma Proving Ground in Arizona. Tijdens het testevenement werd de 3D-geprinte hoofdkap gemonteerd op een raketmotor die werd gebruikt om een ​​mijnopruimingslijn met succes tot ontploffing te brengen.

Geïnteresseerd om meer te weten te komen over de voordelen van additieve productie?

Additive manufacturing is een game-changer voor fabrikanten van elke omvang. Het kan hen in staat stellen om producten sneller en goedkoper te maken - en met minder productieafval en betere precisie. Als je naar het grotere geheel kijkt, verandert AM ook het leven van gewone Amerikanen, van medische doorbraken tot veiliger vervoer en wegen.

Begin vandaag nog met de groei van uw bedrijf met additive manufacturing - en als u niet weet waar u moet beginnen, neem dan vandaag nog contact op met onze experts! CMTC is er om kleine tot middelgrote fabrikanten te begeleiden naar oplossingen die een impact kunnen hebben op hun bedrijf voor duurzame en impactvolle groei.