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Unkategorisiert

Mai 10, 2023 by Newsdesk

Das Interview mit dem Director of Additive Technologies von Zeda zeigt, wie die Flexibilität der FormUp 350 Plattform die Entwicklung anspruchsvoller Anwendungen und die Maximierung der Produktivität unterstützt. Die AddUp-Partnerschaft wird durch das gemeinsame Ziel der Großserienproduktion von Teilen und das Engagement für eine offene Zusammenarbeit angetrieben.

Während die Partnerschaft zwischen AddUp und Zeda weiter wächst, erfahren wir von Rachel Levine, Director of Additive Technologies bei Zeda, wie die Flexibilität des FormUp 350 ihr hilft, anspruchsvolle Anwendungen zu entwickeln und die Produktivität zu maximieren.

1. Warum begeistern Sie sich für Additive?

In meinem ersten Jahr am College belegte ich einen Kurs namens Rapid Prototyping. Von diesem Moment an war ich süchtig. Bis zu diesem Zeitpunkt dachte ich, dass ich nach meinem Abschluss in die Spielzeugindustrie gehen würde, da ich diese Karriere bereits im Semester zuvor mit einem Co-op begonnen hatte. Als ich das Potenzial von Additive sah, konnte ich nicht mehr in eine Branche zurückkehren, die sich auf ältere, etablierte Technologien stützt. Was mir an Additive am besten gefällt, ist, dass es noch so viele unerforschte Anwendungen gibt… es gibt immer noch neue Grenzen, zu deren Erforschung nur eine Handvoll Menschen auf der Welt wirklich das Wissen, die Ressourcen und die Fähigkeiten haben.

2. Was reizt Sie an der AddUp Partnerschaft und der FormUp 350 Plattform?

Diese Partnerschaft fühlt sich in vielerlei Hinsicht neu an. Unsere Teams arbeiten jetzt seit fast einem Jahr zusammen, und selten hatte ich das Vergnügen, mit einem anderen Unternehmen zu arbeiten, das wirklich bereit ist, sich auf eine Partnerschaft einzulassen, die auf ein größeres Ziel hinarbeitet. Allzu oft werden Partnerschaften durch Misstrauen und die mangelnde Bereitschaft, Informationen auszutauschen, eingeschränkt, aber das Addup-Team hat sich der Partnerschaft wirklich mit offenem Geist und dem gemeinsamen Ziel verschrieben, die Produktion von Teilen in großem Maßstab voranzutreiben. Ganz zu schweigen davon, dass der FormUp mit seinem Vierfach-Laser-Setup, den offenen Parametern und dem langlebigen Filter die Tür zu Produktivitätssteigerungen öffnet.

3. Wie helfen die offenen Parameter des AddUp Managers den Zeda-Ingenieuren, ihre Ziele zu erreichen?

Die richtigen Parameter machen den Unterschied aus, wenn es um Produktivität, Baubarkeit, Qualität und Materialeigenschaften geht. Zeda ist sich bewusst, dass die Produktion von medizinischen Teilen in hohen Stückzahlen und mit feinen Merkmalen andere Parameter erfordert als die Produktion von großflächigen Teilen, da diese für unterschiedliche Anforderungen optimiert werden müssen. Die Möglichkeit, Parameter für Gitter- oder andere spezielle Merkmale zu bearbeiten, ist etwas, das wir in Zukunft nutzen möchten. Natürlich müssen alle Parameter im Hinblick auf die Anforderungen des Produkts validiert und qualifiziert werden – ein Prozess, mit dem wir uns bestens auskennen.

4. Wie unterscheidet sich die FormUp350 von anderen Plattformen auf dem Markt?

Die FormUp350 ist eine der wenigen Maschinen auf dem Markt, die sowohl den typischen LPBF-Pulverschnitt als auch einen viel feineren Pulverschnitt ausführen kann. Das gibt uns die Flexibilität, bestimmte anspruchsvolle Anwendungen zu erfüllen, auf die wir in Zukunft stoßen könnten. Außerdem habe ich kürzlich einen kleinen Einblick in einige zukünftige Entwicklungen erhalten, die mich noch mehr von unserer Partnerschaft und den Vorteilen, die wir unseren Kunden bieten können, begeistern.

5. Wie erschließt die 350×350-Plattform von FormUp und die 4-Laser Anwendungen für Zeda-Kunden?

Als Auftragsfertiger haben wir es mit einer großen Vielfalt von Teilen zu tun. Bei kleinen Teilen ermöglicht uns das AddUp-Vierfach-Lasersystem mit Vollfeldüberlappung eine höhere Produktivität. Die Größe der Plattform ermöglicht es uns, ein breiteres Spektrum an größeren Teilen zu erreichen.

6. Welche Bedeutung hat das Pulvermanagement für den Gesamtprozess?

Ohne die Wiederverwendung von Pulver wird Additive für fast alle Branchen unerschwinglich. Mit einer angemessenen Validierung und Qualitätsüberwachung ermöglicht uns der interne Pulverkreislauf von AddUp eine unendliche Wiederverwendung. Die Validierung der Lebensdauer des Pulvers im internen System von AddUp ist ein Schlüsselprojekt, an dem Zeda zusammen mit AddUp arbeiten wird.

7. Wie verändert das autonome Pulvermodul von FormUp diese Situation für Zeda?

Die Wiederverwendung von Pulver wird zu einem Alptraum, sobald das Pulver ein System verlässt, in dem es versehentlich mit Feuchtigkeit oder kontaminierten Geräten in Berührung kommen kann. Bei Legierungen wie Titan kann die Offline-Bewegung des Pulvers und der Siebvorgang ebenfalls gefährlich sein. Das interne, inerte System von FormUp beseitigt die üblichen Kontaminationsrisiken sowie das Expositions- und Explosionsrisiko für den Bediener.

Eintritt in das Intelligente der additiven fertigung von metallen

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März 16, 2023 by Newsdesk

Die Partnerschaft zwischen AddUp und Zeda wird Schlüsselindustrien wie der Luft- und Raumfahrt und der Medizintechnik zugutekommen. Mit der Expertise von Zeda im Bereich der additiven Fertigung (AM) und dem fortschrittlichen Drucksystem FormUp350 von AddUp haben die Kunden Zugang zu erweiterten Möglichkeiten, reduzierten Kosten und verbesserter Fertigungseffizienz.

Nach der Nachricht über den großen Einsatz von FormUp 350 Pulverbettfusionsmaschinen bei Zeda wollten wir uns mit dem CEO von AddUp, Rush LaSelle, zusammensetzen, um zu erfahren, was diese Partnerschaft für AddUp, Zeda und die Schlüsselindustrien für die Zukunft bedeutet.

Wer ist Zeda?

Rush LaSelle, Geschäftsführer von AddUp

Zeda ist ein führender Anbieter von Technologielösungen mit dem Ziel, das Leben der Menschen durch Investitionen in Spitzentechnologien, innovative Unternehmen und bahnbrechende Ideen zu verbessern. Das Fundament des Unternehmens vereint Fachwissen aus verschiedenen Branchen, darunter AM, Nanotechnologie, Präzisionsfertigung und die Förderung neuer Ideen. Greg Morris und das ZEDA-Team bringen die Erfahrung mit, dass sie die ersten waren, die Metalladditive, insbesondere Laser Powder Bed Fusion (LPBF), eingesetzt haben, um die Art und Weise zu revolutionieren, wie Flugzeugantriebssysteme heute konstruiert und gewartet werden. Die Gründerteams haben den Einsatz der additiven Verfahren erweitert, um eine wachsende Zahl von Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt zu erschließen und die Qualifizierung medizinischer Geräte zu beschleunigen, was zu besseren Behandlungsergebnissen führt.

Welche Schlüsselindustrien werden von dieser Partnerschaft profitieren?

Die wichtigsten Branchen sind die Luft- und Raumfahrt sowie die Medizintechnik. Einem Bericht von Research and Markets zufolge wurde der AM-Markt in der Medizinbranche im Jahr 2020 auf 1,5 Mrd. USD geschätzt und wird bis 2025 voraussichtlich 3,7 Mrd. USD erreichen, bei einer CAGR von 20,5 %. Der weltweite Markt für AM in der Luft- und Raumfahrt wurde auf 0,9 Mrd. USD geschätzt und soll bis 2026 3,3 Mrd. USD erreichen, mit einer CAGR von 21,6 %, so der gleiche Bericht. Angesichts dieser Branchenentwicklung und des prognostizierten Marktwachstums freuen wir uns über unsere Partnerschaft mit Zeda, einem Unternehmen, das sich auf diese Bereiche spezialisiert hat.

Wie wird AddUp durch die Partnerschaft mit Zeda dazu beitragen, das Wachstum von AM in den Bereichen Medizin und Luft- und Raumfahrt zu fördern?

Für Zeda-Kunden bedeutet die Ergänzung ihrer stabilen additiven Anlagen durch das AddUp FormUp350-Drucksystem eine Erweiterung ihrer Möglichkeiten und eine Senkung der Kosten für die Herstellung von Metallkomponenten. Erste Anwendungen werden sich auf die Verwendung von Titan, Inconel, Aluminium und Edelstahl konzentrieren. Durch den Einsatz der vier Laser des FormUp 350, der neuartigen Wiederbeschichtungsstrategie und der Überwachungssysteme wird die Bearbeitungszeit während des Drucks verkürzt, die Feinheiten und inneren Kanäle verbessert und gleichzeitig eine branchenführende Oberflächengüte erzielt. Diese Vorteile verringern den Bedarf an Stützstrukturen und reduzieren die Kosten und den Zeitaufwand für die Nachbearbeitung. Diese Eigenschaften zusammen führen zu einem effizienteren Prozess für die Herstellung von AM-Teilen für die Kunden von Zeda.

Unser Engagement für eine sicherere, sauberere und effizientere Fertigung bildet die Grundlage für die Verwirklichung von Designfreiheit und beschleunigten Markteinführungszeiten mit echter industrieller Konformität. AddUp ist bestrebt, positive Fertigungsergebnisse mit bewährten additiven Metalltechnologien zu liefern, die durch die kompromisslose Qualität, die von den Fabrikhallen, auf denen unser Unternehmen aufgebaut ist, gefordert wird, geschmiedet werden.

Was bedeutet diese Partnerschaft für die Kunden von AddUp?

Für AddUp-Kunden bedeutet die Partnerschaft nicht nur den sofortigen Zugang zu qualifizierten FormUp-Druckern für die Medizintechnik (13485) und die Luft- und Raumfahrt (AS9100) innerhalb der 75.000 Quadratfuß großen Produktionsfläche von Zeda in Cincinnati, OH, sondern auch eine breite Palette von Prozessen, die den Druckprozess umschließen. Dazu gehören: Designunterstützung, Simulation, Reinigung, Nachbearbeitung, Wärmebehandlung sowie die erforderlichen Qualitätssysteme und Rückverfolgbarkeit für die anspruchsvollsten Anwendungen. Dank der erfolgreichen E r f o l g s b i l a n z von Zeda bei der Belieferung regulierter Märkte und der weltweit größten Kunden aus der Luft- und Raumfahrt sowie der Medizintechnik können Unternehmen darauf vertrauen, dass sie schnell und kosteneffizient auf den Markt kommen.

Greg Morris, CTO von ZEDA und Rush LaSelle, CEO von AddUp, stehen neben einem FormUp350-System in der 75.000 Quadratmeter großen Anlage von ZEDA in Cincinnati, OH.

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Filed Under: Medical, Medical, PBF, Unkategorisiert

Januar 30, 2023 by Newsdesk

Interview mit WBA- und AddUp-Managern zur Erläuterung der Hintergründe und Ziele einer gemeinsamen Initiative zur Schaffung eines AM Tooling Competence Center an der WBA Anfang 2023.

Original-Interview von Martin Ricchiuti von FORM+Werkzeug

Die WBA Aachen Toolmaking Academy unterstützt Werkzeug- und Formenbauer bei der Entwicklung technologischer Innovationen für die Industrie. AddUp, ein von Michelin und Fives gegründetes Joint Venture, ist ein globaler Erstausrüster von Multitechnologie-Produktionssystemen und Marktführer bei additiven Lösungen.

Im FORM+Tool-Interview mit Prof. Wolfgang Boos, Geschäftsführender Gesellschafter der WBA, und Julien Marcilly, stellvertretender Geschäftsführer bei AddUp, werden Hintergründe und Ziele der gemeinsamen Initiative eines AM Tooling Competence Centers an der WBA, das Anfang 2023 starten soll, erläutert.

Additive Lösungen finden: Einfacher Einstieg in die Additive Fertigung

AddUp wird der WBA sein additives Fertigungssystem FormUp 350 auf Basis des LPBF-Verfahrens zur Verfügung stellen. Mit der additiven Fertigung soll das Potenzial für den lokalen Werkzeug- und Formenbau erschlossen und die Prozesskette weiterentwickelt werden.

Mit der Gründung des AM Tooling Competence Center an der WBA schaffen Julien Marcilly von AddUp (rechts) und Prof. Wolfgang Boos von der WBA ein Kompetenzzentrum für die additive Fertigung im Werkzeug- und Formenbau.
© AddUp

FORM+Tool: Herr Marcilly, welche Ziele verfolgt AddUp mit dem neuen AM Tooling Competence Center, und welche Rolle spielt AddUp in der Zusammenarbeit?

Marcilly: Mit unserer im April 2022 gegründeten AddUp GmbH in Aachen verfolgen wir das strategische Ziel, den deutschen Markt für den Metall-3D-Druck für uns zu erschließen. Da i s t es nur konsequent, eine Partnerschaft mit der WBA einzugehen. Wir wissen, dass hier eine umfassende Kompetenz für die Belange des Werkzeug- und Formenbaus vorhanden ist, die wesentlich dazu beitragen kann, die Akzeptanz bei den Anwendern und der Technologie selbst weiter zu fördern. Wir werden unsere neueste PBF-Anlage ‚FormUp 350‚ (Powder Bed Fusion) in einer eigenen Halle im Vorführwerkzeugbau der WBA installieren und für potentielle Kunden zugänglich machen. Sobald die Anlage installiert ist, werden wir dort drei bis vier Anwendungstechniker und Anlagenbediener platzieren, um Interessenten bei ihren ersten Schritten mit dem Metall-3D-Druck auf unserer Anlage und auf dem Weg zu den ersten benötigten Teilen mit all unserem Know-how zu begleiten. Darüber hinaus sollen auf dieser Anlage gemeinsam mit den Experten der WBA Weiterentwicklungen der PBF-Technologie stattfinden.

FW: Herr Prof. Boos, ist der 3D-Druck ein neues Technologiefeld für die WBA, das Sie mit der Unterstützung von AddUp erschließen möchten?

Boos: Bislang lag der Fokus der WBA auf den klassischen fünf Technologien im Werkzeugbau. Vor etwa vier Jahren haben wir jedoch begonnen, gemeinsam mit den Partnern unserer Werkzeugbau-Community den Markt für 3D-Druck gezielt nach zukunftsträchtigen Lösungen für die Anforderungen des Werkzeugbaus zu sondieren. Wir haben uns sehr gefreut, als im Rahmen von corona-bezogenen Digital-Workshops und Gesprächen mit AddUp im Jahr 2021 deutlich wurde, dass ein AM Tooling Competence Center eine Win-Win-Situation für beide Seiten darstellt.

Denn für die WBA ist es ein zwingend logischer Schritt, diese sechste Technologie im Werkzeug- und Formenbau einzuführen. Wenn ein so starker Partner wie AddUp in die Gemeinschaft eintritt und sich auch noch bereit erklärt, ein entsprechendes System zu installieren, auf dem man nicht nur Teile, sondern auch den Prozess gemeinsam mit erfahrenen AddUp-Experten zum Nutzen des Anwenders verbessern und optimieren kann, dann ist das eine bemerkenswert erfolgreiche Konstellation. Wir freuen uns auf eine enge Zusammenarbeit mit Ihnen.

FW: Sie sprechen davon, die PBF-Technologie zu optimieren. Was meinen Sie damit?

Boos: Ich denke, es ist wichtig, ein Gefühl dafür zu entwickeln, wie man mit den Materialien umgeht und welche Leistung mit den Systemen unter optimierten Bedingungen erreicht werden kann. G l e i c h z e i t i g gibt es aber auch Themen, wie die Digitalisierung, die angegangen werden müssen. Was kann man als Verbindung umsetzen? Man muss viel mehr über das Material und den Prozess erfahren. Wir haben deshalb vereinbart, dass wir neben den beiden Partnern AddUp und WBA auch die gesamte Community mit rund 85 Unternehmen einbeziehen.

Auf diese Weise entsteht eine viel größere Anzahl von Impulsen und Ideen in Bezug auf Pulver, Verfahren, Komponenten und Anwendungen. Auf diese Weise werden Anforderungen definiert, die gezielt getestet werden können. Dies ist der ideale Start, um gemeinsam als Problemlöser im AM-Kontext zu agieren.

Der ‚FormUp 350‘ hat bis zu vier 500-Watt-Ytterbium-Faserlaser als Strahlquelle und kann Teile mit einer Kantenlänge von bis zu 350 mm schichtweise im Würfel aufbauen. © AddUp

FW: Die Ausrüstung und das Personal kommen von AddUp; was bringt die WBA in die Zusammenarbeit ein?

Boos: Wir bringen auch einen 3D-Druck-Experten aus der WBA ein, der über Jahre hinweg Fachwissen gesammelt hat. Unser Fokus wird aber auf der Beschaffung von Bauteilen und der Ansprache von Werkzeug- und Formenbauern liegen. AddUp fungiert als Partner, der uns dabei unterstützt, den bestmöglichen Prozess für die Herstellung aller benötigten Bauteile zu erarbeiten. Darüber hinaus können wir mit unseren klassischen Methoden die Prozesskette im Rahmen der Nachbearbeitung von 3D-gedruckten Bauteilen vervollständigen. Das AM Tooling Competence Center wird ein Alleinstellungsmerkmal haben, weil wir die gesamte Prozesskette bis hin zum einsatzbereiten 3D-gedruckten Werkzeugbauteil abdecken werden.

Werkzeug- und Formenbauer können im neuen AM Tooling Competence Center in Aachen auf das umfangreiche Know-how von AddUp und der WBA bauen. Der Fokus liegt dabei auf der gesamten Prozesskette vom Design über die Analyse und Produktion bis hin zur Nachbearbeitung. © AddUp

FW: Das Interesse der Werkzeug- und Formenbauer zu wecken: Welche konkreten Problemfälle wollen Sie angehen?

Marcilly: Es gibt ein enormes Potenzial für den Einsatz im Hinblick auf minimierte Zykluszeiten beim Spritzgießen. Unsere Anlage kann feines Pulver mit kleiner Korngröße verarbeiten, was Vorteile bei der Herstellung von konformen Kühlkanälen bringt und damit die Wirtschaftlichkeit des Spritzgießens erhöht. Wir haben auch bereits einen neuen Werkzeugstahl entwickelt und die ersten Teile hergestellt, aber das ist erst der Anfang. Wir sind dabei, spezielle Stähle für Formeinsätze im Bereich des Stanz- und Umformwerkzeugbaus zu entwickeln. In Zukunft stehen auch Werkzeuge für medizintechnische Anwendungen und Druckgusswerkzeuge im Fokus.

FW: Wie unterstützt diese Kooperation die strategische Ausrichtung des WBA, insbesondere beim bereits erwähnten Thema der Digitalisierung?

Boos: Seit etwa fünf Jahren umfasst das Leistungsspektrum der WBA nicht nur die fünf klassischen Technologien für sich, sondern auch die Fertigung von Einzelkomponenten bis hin zu kompletten Werkzeugen. Damit erwirtschaften wir bis zu einer Million Euro Umsatz pro Jahr. Dies werden wir nun um die sechste Technologie in Form einer umfassenden Beratungs- und Fertigungsdienstleistung rund um 3D-gedruckte Metallbauteile erweitern. Dazu gehört aus meiner Sicht insbesondere auch das gesamte Thema Industrie 4.0.

Wo derzeit nur Körperschallsensoren oder Schusszähler integriert sind, bin ich überzeugt, dass wir mit entsprechend gedruckten 3D-Bauteilen und darin integrierten Sensoren ein völlig neues Niveau erreichen können. Es gibt noch zahlreiche Ansätze und Forschungsziele, die wir gemeinsam verfolgen wollen.

Mit der Beteiligung von AddUp am AM Tooling Competence Center wird das Netzwerk der WBA um die Schlüsselkompetenz 3D-Druck erweitert. © AddUp

FW: Was spricht den Werkzeug- und Formenbau an dieser Stelle an?

Boos: Ein Merkmal des klassischen Werkzeug- und Formenbauers ist, dass er es erst einmal sehen muss, um zu glauben, dass es funktioniert. Die Entscheidung, mit dem eigentlich benötigten Bauteil zu beginnen, wäre nur im Einzelfall sinnvoll, denn das setzt Vorkenntnisse voraus, etwa eine für den 3D-Druck geeignete Konstruktion. Als Kompetenzzentrum wollen wir gemeinsam mit unseren Kunden einzigartige Lösungen entwickeln. Unser Angebot soll ein ‚Easy Entry to Additive Manufacturing‘ sein, mit dem Appell: „Rufen Sie uns an, egal worum es im Zusammenhang mit dem 3D-Druck geht.“

Marcilly: Die Alternative wäre, dass der Kunde ein System kauft. Das wäre eine riesige Investition, um die ersten Schritte und Experimente machen zu können. In der Praxis ist diese Hürde zu hoch. Hier im AM Tooling Competence Center steht dagegen die Maschine mit dem gebündelten Know-how von AddUp und WBA, an d e r der Kunde seine Teile ausprobieren oder Materialien und Designs testen kann. AddUp druckt als Dienstleister Metallteile im Wert von rund 10 Millionen Euro in Frankreich, es gibt also schon viel Anwendungs-Know-how, das man anzapfen kann und das wir zur Verfügung stellen. Mit den ersten Erfahrungen und Erfolgen fällt der Schritt leicht, in die erste eigene AddUp-Anlage zu investieren.

FW: Wann wird das AM Tooling Competence Center online gehen?

Marcilly: Das System wird derzeit installiert. Wir halten am 25. Oktober 2022 eine Präsentation im AM Tooling Competence Center mit den ersten Anwendungen für unsere AddUp-Projekt- und Entwicklungspartner. Am 26. Oktober erhalten alle WBA-Mitglieder auf der WBA-Jahrestagung eine Führung und Präsentation. Die offizielle Eröffnung ist für Anfang 2023 mit einer feierlichen Auftaktveranstaltung geplant.

Boos: Es ist gut, dass wir bereits Ende Oktober eine Art Pre-Opening für spezielle AddUp-Kunden und die WBA-Community haben. Am 27. Oktober haben wir auch das Werkzeugbau-Kolloquium mit der EiP-Preisverleihung. Hier können wir bereits ein erstes Zeichen für Unternehmen setzen, die offen für neue Technologien sind.

Marcilly: Wir stellen die FormUp 350 auch auf der Formnext im November vor und freuen uns darauf, Interessenten an unserem Stand E01 in Halle 12.0 zu begrüßen.

FW: Vielen Dank für das Interview!


WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH

D 52074 Aachen info@werkzeugbau-akademie.de www.werkzeugbau-akademie.de

AddUp Global additive Lösungen

F63118 CEBAZAT

contact@addupsolutions.com www.addupsolutions.com

Das vollständige Interview auf Deutsch lesen Sie hier

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Filed Under: PBF, Unkategorisiert

Oktober 6, 2022 by Newsdesk

Mit zehn Jahren Erfahrung in der additiven Fertigung komplexer Produkte, insbesondere von Wärmetauschern, gründete SOGECLAIR Aerospace ein Konsortium, um dieses Projekt in Angriff zu nehmen. SOGECLAIR ist ein Hightech-Ingenieurunternehmen im Bereich der Luftfahrt. SOGECLAIR leitet das Konsortium, das sich aus dem Additivhersteller AddUp, TEMISTh und dem Von Karman-Institut für Strömungsmechanik (VKI) zusammensetzt.

Februar 2017: Unter den vielen Themen der europäischen Cleansky2-Aufforderung zur Einreichung von Projekten erregt eines die Aufmerksamkeit vieler Einrichtungen, Unternehmen und Labors. Das von Liebherr Aerospace vorgeschlagene Projekt befasst sich mit der Bewertung von Verbesserungen bei Wärmetauschern der neuen Generation durch additive Fertigung.

Mit zehn Jahren Erfahrung in der additiven Fertigung komplexer Produkte, insbesondere von Wärmetauschern, gründete SOGECLAIR Aerospace ein Konsortium, um dieses Projekt in Angriff zu nehmen. SOGECLAIR ist ein Hightech-Ingenieurunternehmen im Bereich der Luftfahrt. Es leitet das Konsortium, das sich aus AddUp, TEMISTh und dem Von Karman-Institut für Strömungsmechanik (VKI) zusammensetzt. AddUp ist ein französisches Industrieunternehmen, das sich auf die additive Fertigung von Metallen spezialisiert hat, TEMISTh ist ein französischer Entwickler und Anbieter von maßgeschneiderten thermischen Lösungen, und das VKI ist ein belgisches Labor für Strömungsmechanik.

SOGECLAIR’s consortium is working on project NATHENA, an acronym for New Additive manufacTuring Heat ExchaNger for Aeronautic. The project will last for four years with a total budget of €1.5M and will be 100% funded by the European Commission. Start date: March 2018.

CAD eines einzelnen Durchflusskanals und Schnittstellen zum Prüfstand

Das Konsortium von SOGECLAIR arbeitet am Projekt NATHENA, ein Akronym für New Additive manufacTuring Heat ExchaNger for Aeronautic. Das Projekt hat eine Laufzeit von vier Jahren und ein Gesamtbudget von 1,5 Mio. € und wird zu 100 % von der Europäischen Kommission finanziert. Starttermin: März 2018.

Einströmiger Aluminium 3D-gedruckter Kanal

Ziel ist es, zwei innovative Wärmetauscher für die Luftfahrtindustrie zu entwickeln. Bei dem ersten handelt es sich um einen „Vorkühler“, der die Vorkühlung von heißer Luft ermöglicht, die direkt aus den Turbotriebwerken eines Verkehrsflugzeugs entnommen wird. Er wird aus Inconel 718 gefertigt, da dieser Werkstoff sehr hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Bei der zweiten Anlage handelt es sich um einen „Kühler“, der in der Klimatisierungskette des Flugzeugs nachgeschaltet ist und eine erneute Kühlung der Luft zur späteren Verwendung ermöglicht. Er wird aus Aluminium AlSi7Mg g e f e r t i g t , das in dem Temperaturbereich, in dem es sich befindet, gut funktioniert. Das Projekt zielt darauf ab, Wärmetauscher zu entwickeln, die ebenso effizient sind wie die mit herkömmlichen Methoden hergestellten, aber weniger Masse und Volumen aufweisen.

CFD-Simulation eines einzelnen Strömungskanals

Der erste Schritt des NATHENA-Projekts besteht darin, den Stand d e r Technik von Wärmetauschern unter dem Gesichtspunkt der Konstruktion zu ermitteln, numerische Simulation, Optimierung, Prüfstandsversuche und die damit verbundenen Fertigungstechniken. Diese Arbeit ermöglicht es uns, eine solide Datenbasis aufzubauen, ein strukturierendes Element, um die architektonischen Entscheidungen und die geometrischen Parameter der zukünftigen Intensivierungsstrukturen, die im Rahmen des Projekts entwickelt und charakterisiert werden, zu lenken und zu verfeinern. Diese Strukturen ermöglichen eine Steigerung des Wärmeaustauschs durch Vergrößerung der Austauschfläche.

Instrumentierter einzelner Durchflusskanal

Die ersten technischen Studien führten zur gemeinsamen Bildung des ersten CAD-Teams (Computer Aided Design) für neue Intensivierungsstrukturen. Zur Auswahl Ziel ist es, die vielversprechendsten Geometrien auszuwählen und ihre Leistung unter Berücksichtigung der Herstellung, der mechanischen, strömungstechnischen und thermischen Aspekte abzuschätzen. Diese werden dann in die standardisierten Testkanäle des Projekts integriert, die in Inconel und Aluminium auf einer AddUp-Maschine, der FormUp® 350, gedruckt werden.

In jedem Material werden weniger als zehn Kanäle gedruckt, ein Kanal pro Verstärkungsstruktur. Diese Kanäle sind dann auf einem Prüfstand thermisch getestet und die experimentellen Ergebnisse mit numerischen CFD- Simulationen verglichen (Computational Fluid Dynamics). Das Prinzip: Am Eingang der Kanäle wird Luft mit Raumtemperatur eingeleitet, während die Wärmetauscher durch einen an einer ihrer Wände angebrachten elektrischen Flachwiderstand beheizt werden.

Mehrere Sensoren messen dann den Druck, die Temperatur und die Geschwindigkeit des Gases an verschiedenen Positionen in den Kanälen. Diese Messungen werden dann verwendet, um die Gültigkeit der numerischen Simulationsmodelle zu bestätigen und die Leistung der verschiedenen Strukturen zu vergleichen.

Durch Simulation und Tests gewinnt das Konsortium ein besseres Verständnis der Strömungen und Wärmeübergänge in verschiedenen Strukturen, die durch additive Fertigung hergestellt werden. Auch die Herstellbarkeit solcher Geometrien mit vielen dünnen Wänden wird bewertet. Diese ersten sehr ermutigenden Ergebnisse ermöglichen es uns, die effizienteste Wärmetauscherarchitektur zu skizzieren, die den besten Kompromiss zwischen Herstellbarkeit, mechanischer Festigkeit, thermischer Leistung und Fluidleistung bietet. Alle diese Ergebnisse bauen auf der bereits bestehenden Datenbank auf.

Ergebnisse von Einzelströmungskanaltests und Vergleich mit Simulationen für eine der Aluminiumproben – links: lineare Druckentwicklung, rechts: Wärmeübergangskoeffizient

Diese erste Studie zu den repräsentativen Kanälen bildet den Auftakt zu einer Reihe ähnlicher Tests mit zwei heißen und kalten Flüssigkeiten. Ziel ist es, die Leistung d e r gewählten Geometrie in einem Miniaturwärmetauscher zu charakterisieren, bei dem die Wärmequelle nicht mehr ein elektrischer Widerstand, sondern ein heißer Luftstrom ist. Die Kanäle werden hier in einer gekreuzten Konfiguration angeordnet sein.

CAD eines Doppelstromkanals

Es werden drei Zweiflüssigkeitskanäle gedruckt: zwei aus Inconel und einer aus Aluminium, für die die parametrischen Verstärkungsstrukturen berechnet und entsprechend den Luftstromeigenschaften angepasst werden. Die Herstellung einer sehr großen Anzahl dünnwandiger Rippen (mehrere Tausend) mit den damit verbundenen Anforderungen an Druckqualität, Entwachsung und Endbearbeitung ist eine echte Herausforderung. Die Kanäle werden anschließend auf einem Prüfstand charakterisiert, was wiederum eine Korrelation zwischen experimentellen Tests und numerischen Simulationen ermöglicht.

Instrumenteller Zweistromkanal

Dank einer Homogenisierungsmethode h a b e n diese thermo- fluidischen Charakterisierungen die Herstellung von Metamaterialien („Equivalent Porous Media“ oder EPM mit äquivalenten Volumeneigenschaften), die die numerischen Simulationen vereinfachen, die Modelle vereinfachen und die Berechnungszeit verringern. Korrelationen zwischen numerischen Simulationen und Zugversuchen an Proben, die ebenfalls aus Inconel 718 und Aluminium AlSi7Mg hergestellt wurden, ermöglichen es uns, diese mechanischen Metamaterialien zu verfeinern. Ein Wärmetauscher ist in der Tat ein System mit zahlreichen kleinen und komplexen Geometrien in einem großen Volumen. Ihre numerische Simulation kann sehr rechenintensiv sein, wenn solche Techniken nicht eingesetzt werden.

Schematische Darstellung des Doppelstromprüfstandes

Der nächste Schritt ist die Integration der effizientesten Verstärkungsstruktur in zwei größere Prototypen von Wärmetauschern (einer aus AlSi7Mg und einer aus Inconel 718). Wie im vorangegangenen Schritt besteht das Ziel darin, die Leistung zu verbessern und die Ergebnisse zwischen numerischen Simulationen und Experimenten auf dem Prüfstand besser zu korrelieren. Ziel ist es, so viele Daten wie möglich zu sammeln und das Wissen über die additive Fertigung komplexer thermischer Anlagen zu erweitern.

Verschachtelung eines Zweistromkanals
3D-Drucksimulation Deionepspelstromkanal
Kontrolltomographie eines doppelflutigen Kanals
CAD des Prototyps eines Wärmetauschers und gedruckter Prototyp aus AlSi7Mg

All diese Simulationen und Experimente haben es uns ermöglicht, die Leistung der gewählten Verstärkungsstruktur und die interne Architektur genau zu bestimmen. Die beiden endgültigen Wärmetauscher wurden so entworfen, dass sie den Spezifikationen von Liebherr Aerospace e n t s p r a c h e n . A n g e s i c h t s d e r Größe der Entwürfe und der sehr hohen Anzahl integrierter Verstärkungsstrukturen (mehr als eine Million) mussten neue Werkzeuge und innovative Methoden eingesetzt werden, um ihr CAD zu realisieren. Die beim Test des Aluminium-Prototyps gewonnenen Daten wurden auch dazu verwendet, die theoretische Leistung des endgültigen Wärmetauschers zu simulieren und ein erstes CAD-Modell des gesamten Teils zu erstellen, dessen Volumen 12 gedruckten Prototypzellen entspricht (siehe unten).

Endgültiger Wärmetauscher aus Aluminium

Um die Leistungsanforderungen des endgültigen Teils zu erfüllen, wurde eine gezielte Studie durchgeführt, die auf den ursprünglichen Daten von AddUp basierte und an die spezifischen Bedürfnisse dieses Projekts angepasst wurde. Die vom Konsortium formulierten Spezifikationen enthalten 3 Hauptpunkte:

  • Dünne wasserdichte Wände in IN718 (zwischen 100 und 300µm)
  • Produktivitätssteigerung
  • Oberflächengüte der Rippen und Kanäle <6µm
Illustration von rohen dünnen Wänden (Ra<6µm)

Um den Zwängen dieser Entwicklung gerecht zu werden, verwendet AddUp die neueste Maschinengeneration (FormUp 350 – New Generation), die es ermöglicht, die Einsatz von 4 Lasern sowie verbesserten Überwachungs- und Verfolgungssystemen (Sensorüberwachung, Wiederbeschichtungssteuerung, …). A n h a n d dieser Daten und der Ergebnisse experimenteller Messungen konnten ein Betriebsbereich und eine Reihe stabiler Fertigungsparameter festgelegt werden.

CAD und Prototyp eines in IN718 gedruckten Wärmetauschers

Der komplette Wärmetauscher wurde mit einer Fertigungsstrategie hergestellt, die den gleichzeitigen Einsatz von vier Lasern ermöglichte, um die Produktivität der Laser-Pulverbett-Fusionstechnologie zu erhöhen. Ermöglicht wurde diese Leistung durch die vorherige Validierung der verschiedenen Schlüsseleigenschaften des Teils (mechanisch, thermisch, maßlich). Wie der Aluminium-Wärmetauscher wurde auch der Inconel-Wärmetauscher auf einem Prüfstand getestet, um die ersten für Aluminium erstellten Modelle zu bewerten und zu validieren. Diese Experimente ermöglichten es uns, die Auswirkungen der Rauheit zu untersuchen und hervorzuheben, aber auch, um die ersten bei den Simulationen verwendeten Verhaltensmodelle zu validieren.

Illustration des thermischen Prüfstands (VKI)

Die rauheitsbedingte Abweichung wird in den von Temisth durchgeführten Wärmestromsimulationen berücksichtigt. Die Berechnungen zeigen eine Temperaturverteilung, die mit den Daten der realen Messungen übereinstimmt und die ersten verwendeten Modelle bestätigt.

Darstellung der simulierten Temperaturfelder auf der kalten Seite (links) und der warmen Seite (rechts) _ Temisth
Experimentelle Ergebnisse auf dem Prüfstand – IVK

Die Größe und die Details des endgültigen kompletten Wärmetauschers (670x450x320mm) aus Inconel 718 aus den Schlussfolgerungen der Studie zeigen die Möglichkeit der Integration der additiven Fertigung für die Realisierung von Wärmetauschern mit Leistungen, die mindestens denen der aktuellen Wärmetauscher entsprechen.

Endgültiger Wärmetauscher aus Inconel 718

Überwundene technologische Hürden im Rahmen des Projekts :

  • Ausstatten
  • Fertigungsstrategie für dünne Wände Fertigungsstrategie zur Reduzierung der
  • Oberflächenrauhigkeit Erzeugung eines hohen Luftstroms bei -15°C
  • Abbildung der Temperaturmessung
  • Korrelation zwischen Simulationen und experimentellen Messungen Berechnungen auf der Grundlage von experimentellen Messungen zur Vorhersage der aerothermischen Leistung von hergestellten Wärmetauschern
  • Verwaltung von großen Dateien
  • CAD-Methodik angepasst an komplexe Strukturen Berechnungsmethodik angepasst an komplexe Strukturen
  • Die Fertigungsstrategie ermöglicht den Einsatz von 4 Lasern auf demselben Teil

NATHENA: das Konsortium

SOGECLAIR Luft- und Raumfahrt

Die SOGECLAIR-Gruppe hat ihre Wurzeln in der Luftfahrt und entwickelt, fertigt und unterstützt innovative Lösungen und Produkte für den zivilen und militärischen Verkehr.

Seine Forschungs- und Entwicklungspolitik unterstützt seine Beteiligung an wichtigen Zukunftsprogrammen wie der Entwicklung des Flugzeugs der Zukunft und autonomer Fahrzeuge.

Die Tochtergesellschaft SOGECLAIR aerospace ist ein international führendes Unternehmen in der Entwicklung und Integration von Lösungen mit hohem Mehrwert für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Sie entwirft, fertigt und wartet die wichtigsten Komponenten von Flugzeugstrukturen und Flugzeuginnenräumen.

SOGECLAIR aerospace entwickelt und verwendet fortschrittliche Materialien und Technologien wie Thermoplaste und additive Fertigung. Mit mehr als 1600 Mitarbeitern weltweit verfügt SOGECLAIR aerospace über anerkanntes Know-how in:

  • Entwurf und Architektur von Flugzeugstrukturen und –
  • systemen, Entwurf und Herstellung von Flugzeuginnenräumen,
  • Konfigurationsmanagement auf Programm-, Technik- und Industrieebene, Entwurf
  • und Herstellung von simulierten und eingebetteten Geräten.

AddUp

AddUp wurde 2016 gegründet und ist ein Joint Venture zwischen Fives und Michelin. Es ist ein Anbieter von kompletten industriellen Metall- 3D-Drucklösungen. AddUp ist beteiligt an:

Entwicklung und Herstellung von Maschinen, die in eine komplette Produktionslinie integriert sind, vom Pulvermanagement bis zum fertigen Teil, Kundenunterstützung für die Produktion von 3D-gedruckten Metallteilen zur Unterstützung von Investitionsprojekten in der additiven Fertigung für die Luft- und Raumfahrt oder für zusätzliche Produktionsanforderungen,

Funktionsübergreifende Serviceleistungen, einschließlich der Neukonstruktion von Teilen und zusätzlicher Dienstleistungen im Zusammenhang mit dem Maschinenangebot, helfen den Unternehmen, die am besten geeigneten technischen und finanziellen Lösungen zu finden.

TEMISTh

TEMISTh ist ein Unternehmen, das sich auf die Entwicklung und Lieferung maßgeschneiderter thermischer Lösungen spezialisiert hat. Zu diesem Zweck entwickelt das Unternehmen numerische Simulations- und Optimierungswerkzeuge für die automatisierte Konstruktion von Wärmetauschern. Dies ermöglicht es dem Unternehmen, neue Wärmetauscherkonzepte zu entwickeln, die mittels additiver Fertigung hergestellt werden können.

Dank seines Standorts im TEAM Henri Fabre Technocentre bietet TEMISTh verschiedene fortschrittliche Fertigungstechnologien wie die additive Fertigung von Metallen und Polymeren, die Gießerei, die spanende Bearbeitung und die Montage für die Funktionshybridisierung durch Löten oder Reibschweißen. Die Beherrschung all dieser Verfahren ermöglicht es TEMISTh, allen Kunden optimierte und erfolgreiche Lösungen anzubieten. Alle entwickelten und produzierten Teile können anschließend auf den thermischen Prüfständen von TEMISTh getestet werden.

Das Unternehmen ist in zahlreichen Industriezweigen tätig: Luft- und Raumfahrt, Verkehr, Öl und Gas sowie Elektronik.

Von-Karman-Institut für Strömungsmechanik

Das Von Karman-Institut für Fluiddynamik (VKI) wurde 1956 von Professor Theodore Von Karman als internationales Zentrum gegründet, das Bildung und Forschung für die Bürger der NATO-Länder unter seinem Motto „Ausbildung in der Forschung durch Forschung“ verbindet.

Angebotene Bildungsprogramme: Konferenzen / Kurse / Kolloquien, Kurzkurse, Masterarbeit, Master of Research in Fluid Dynamics, Doktorandenprogramm und Programm für angewandte Forschung.

Der VKI erforscht und fördert experimentelle, rechnerische und theoretische Aspekte von Flüssigkeits- und Gasströmungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Turbomaschinen, Umwelt sowie Industrie- und Sicherheitsprozesse. Es stehen etwa 50 spezialisierte Versuchsanlagen zur Verfügung, von denen einige einzigartig sind oder zu den größten der Welt gehören.

Die Forschung wird unter der Leitung von Dozenten und Forschungsingenieuren durchgeführt und hauptsächlich von staatlichen und internationalen Stellen und Unternehmen gefördert.

Liebherr Luft- und Raumfahrt

Liebherr Aerospace entwirft, entwickelt und fertigt Flugsysteme, Flugsteuerungssysteme und Fahrwerke sowie Getriebe und Elektronik für die Luft- und Raumfahrtindustrie. Liebherr Aerospace bietet einen umfassenden OEM-Kundenservice über ein globales Netzwerk, das Reparatur und Überholung von Geräten, technische Unterstützung und Dokumentation, Ersatzteilversorgung und AOG-Service bietet.


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Oktober 3, 2022 by Newsdesk

Die additive Fertigung von Metallen bietet die Möglichkeit, komplexe Teile herzustellen, die Kosten zu senken und Herausforderungen in Bezug auf Komplexität, Leistung, Werkzeugkosten und Lieferkette zu bewältigen.

Die additive Fertigung von Metallen ist eine relativ neue Technologie im Vergleich zu konventionellen Produktionsmethoden wie Bearbeitung, Gießen oder Schmieden. Das hindert sie jedoch nicht daran, sich s c h n e l l weiterzuentwickeln: Alle Industriezweige sind an diesem Verfahren interessiert, sei es, um Probleme in Bezug auf Komplexität, Leistung, Werkzeugkosten oder Lieferkette zu lösen.

Wie funktioniert die additive Fertigung?

Der Begriff „additive Fertigung“ bezieht sich auf eine Reihe von Verfahren, denen die Fähigkeit gemeinsam ist, Teile durch Hinzufügen von Material (Polymer, Metall, Keramik, Beton usw.) aus einer digitalen Datei herzustellen.

Es ist ungewöhnlich, dass sich eine so junge Technologie so schnell verbreiten kann. Die additive Fertigung von Metallen oder der 3D-Druck von Metallen ist erst 20 Jahre alt, und die Anwendungen nehmen in allen Bereichen zu, von der Medizin über die Luftfahrt, die Automobilindustrie, die Verteidigung, den Energiesektor und die Raumfahrt bis hin zum Werkzeugbau. Für all diese Hersteller ist der 3D-Druck von Metallteilen eine Möglichkeit, bisher nicht herstellbare Teile zu produzieren und die Kosten in verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus zu senken.

Ein Prinzip, mehrere Familien von Technologien

Die ersten 3D-Drucktechnologien erschienen in den 1980er Jahren. Sie wurden für die Herstellung von Kunststoffteilen verwendet. Erst Ende des folgenden Jahrzehnts erschien der erste 3D-Drucker für Metall. Genauso wie es verschiedene Technologien für den 3D-Druck von Kunststoffteilen gibt, können mehrere Maschinentypen zur Herstellung von Metallteilen durch das Auftragen von aufeinanderfolgenden Materialschichten verwendet werden. In der Norm ISO/ASTM 52900 sind mehrere Technologiefamilien definiert. Hier finden Sie einen Überblick über die Technologien der Additiven Fertigung:

Pulverbettschmelzen (LB-PBF und EB-PBF)

Bei der Binder-Jetting-Technologie handelt es sich um ein „Pulverbett“- Verfahren, das auf abwechselnden Pulverausbreitungs- und Verfestigungszyklen beruht. Anders als beim Pulverbettschmelzverfahren wird das Pulver

Bei der Pulverbettschweißtechnik werden die Teile durch Überlappung der Schichten hergestellt. horizontale Schichten. Die Geometrie des zu verfestigenden Abschnitts auf jeder Schicht

wird durch eine digitale Datei definiert. In der Maschine wird jede Schicht in zwei Schritten ausgeführt. In der ersten wird eine Schicht Metallpulver mit einem Streugerät (Walze, Schaber oder Pinsel) auf eine Schale aufgetragen, in der zweiten wird das Metall gegebenenfalls geschmolzen. Dieses Schmelzen wird durch die Einwirkung eines Lasers oder eines Elektronenstrahls erreicht. Das Bauteil wird also durch eine Abfolge von Streu- und Schmelzzyklen hergestellt.

Das Akronym LB-PBF (Laser Beam – Powder Bed Fusion) wird im Allgemeinen für d a s Laser-Pulverbett-Fusionsverfahren verwendet, das Akronym EB-PBF (Electron Beam – Powder Bed Fusion) für das Elektronenstrahl-Pulverbett-Fusionsverfahren.

Vorteile

  • Fähigkeit, sehr komplexe Teile
  • herzustellen Teile mit hohen
  • mechanischen Eigenschaften Teile mit geringer Rauheit
  • Große Auswahl an Materialien


Gerichtete Energieabscheidung (DED)

PBF-Technologie

Bei der gerichteten Energieabscheidung wird mit Hilfe einer Energiequelle (Laserstrahl, Plasma oder elektrischer Lichtbogen) ein Schmelzbad auf einem Substrat erzeugt und anschließend mit einem Füllstoff versehen.

Material (Metallpulver oder Metalldraht). Dieses Material wird durch eine Beschichtungsdüse eingebracht und durchläuft den Energiestrahl, bis es sich seiner Schmelztemperatur nähert. Diese Technologie wird als DED (Directed Energy Deposition) bezeichnet, die als DED-P (Powder) für Maschinen, die Metallpulver verwenden, und DED-W (Wire) für Maschinen, die Metalldraht verwenden, dekliniert werden kann.

Vorteile

  • Geeignet für die Herstellung von großen Teilen
  • Ermöglicht das Hinzufügen von Material zu bestehenden Teilen (Reparatur oder
  • Hinzufügen von Funktionen) Teile mit hohen mechanischen Eigenschaften
  • Fähigkeit, mehrere Metalle schrittweise in ein und demselben Teil zu
  • mischen Kompatibilität mit herkömmlichen
  • Werkzeugmaschinenarchitekturen

Binder Jetting (BJ)

DED-Technologie hier durch die Ablagerung eines Bindemittels verfestigt. Das Metall wird also nicht in der Maschine geschmolzen. Das Bindemittel ist ein Produkt auf Polymerbasis, das entsorgt werden muss in einem ergänzenden Schritt, dem Entbindern. Bei letzterem wird das Teil in einen Ofen gelegt, um das Bindemittel zu verdampfen und die Pulverpartikel m i t e i n a n d e r zu agglomerieren. Dieses Verfahren wird gemeinhin als Binder Jetting bezeichnet und stößt aufgrund seiner guten Produktivität auf wachsendes Interesse.

Vorteile
  • Hohe Produktivität
  • Völlige Gestaltungsfreiheit (Produktion ohne Stützen) Teile
  • mit geringer Rauheit

Materialextrusion (MEX)

MEX ist ein Verfahren, das direkt von der Herstellung von Kunststoff-Filamenten inspiriert ist, bei dem mit Metallpartikeln beladene Stränge aus Polymermaterial aufgebracht werden.

Bogenkaschierung (SHL)

Das Verfahren der Blechkaschierung besteht darin, ein komplexes Teil durch Zusammenfügen von Schichten herzustellen, die mit herkömmlichen Techniken (maschinelle Bearbeitung, Laserschneiden oder andere) getrennt voneinander gefertigt werden. Auf Metall angewandt, ermöglicht dieses Verfahren komplexe Spritzgussformen mit beweglichen Elementen oder Kühlkanälen, die sich nicht aus einem Rohmaterialblock herstellen lassen. Dieses Verfahren kann in verschiedenen Formen abgelehnt werden. Einige Maschinen stellen beispielsweise Teile durch aufeinanderfolgendes Verschweißen von dünnen Metallblechen her.

PBF und DED führen den Markt an

Die beiden gängigsten 3D-Druckverfahren für Metalle, die von der PBF-Technologie verwendet werden, machen etwa 85 % des weltweiten Marktes für die additive Fertigung von Metallen aus. Dank dieser beherrschenden Stellung konnte die Technologie schneller reifen und zieht weiterhin erhebliche Investitionen an. Infolgedessen werden 3D-Drucker für Metall immer produktiver und hochwertiger, ein Trend, der noch viele Jahre anhalten dürfte.

Additive Fertigungsverfahren und Materialien

Hydraulischer Block

Der Hauptgrund, warum die PBF-Technologie für die Hersteller so interessant ist, liegt darin, dass sie die Herstellung von Teilen ermöglicht, die vorher nicht hergestellt werden konnten. Das Prinzip der Herstellung aus dünnen Metallschichten (in der Größenordnung von 50 Mikrometern) bietet nämlich eine große Gestaltungsfreiheit und ermöglicht es den Konstrukteuren, sich komplexere, leichtere und leistungsfähigere Teile vorzustellen oder Teile in einem Arbeitsgang zu fertigen, deren Zusammenbau kostspielig ist. Außerdem ist diese Technologie mit einer Vielzahl von Materialien kompatibel (Stahl, Titan- oder Aluminiumlegierungen, Superlegierungen, Edelmetalle usw.). Und schließlich ermöglicht der Grad der Kontrolle des Schmelzprozesses, der heute durch die Maschinen erreicht wird, die Herstellung von Teilen mit hohen mechanischen Eigenschaften. Durch geeignete Wärmebehandlungen nach dem Druckprozess können die Werkstoffe die gleichen Eigenschaften wie Schmiedeteile aufweisen.

Die DED-Technologie, die weltweit am zweithäufigsten eingesetzte Technologiefamilie, ist in vielerlei Hinsicht eine Ergänzung zu PBF. Unabhängig von der Energiequelle (Laser, Lichtbogen oder Elektronenstrahl) und der Art des Rohmaterials (Pulver oder Draht) wird bei jedem Durchgang des Werkzeugs eine fünf- bis zwanzigmal größere Materialmenge abgeschieden als bei der PBF. Daher sind die Teile weniger komplex als beim PBF-Verfahren, aber sie werden viel schneller hergestellt. Außerdem bieten die heute auf dem Markt erhältlichen Maschinen Arbeitsräume von mehr als einem Kubikmeter, Dimensionen, die mit Pulverbetttechnologien nur schwer zu erreichen sind. Schließlich können sie für Anwendungen eingesetzt werden, die mit den meisten anderen Technologien nicht möglich sind, wie z. B. das Hinzufügen von Material zu einem bestehenden Teil (für Reparaturen oder Beschichtungen), die Herstellung von Teilen aus mehreren Materialien (bestehend aus Schichten verschiedener Metalle oder der schrittweise Wechsel von Metall A zu Metall B).

Identifizieren wir die relevanten Anwendungen

Wirbelsäulen-Implantate

Additive Fertigungstechnologien für Metalle sind teuer. Die Maschinen haben komplexe technologische Bausteine, sie erfordern hohe Investitionen in die Infrastruktur und die Nachbearbeitungsanlagen, und Metallpulver ist teurer als Rohmetall. Ein gedrucktes Metallteil hat daher einen höheren Anschaffungspreis als ein gleichwertiges Teil, das durch maschinelle Bearbeitung, Gießen oder Schmieden hergestellt wird. Daher sollte der 3D-Metalldruck Anwendungen vorbehalten bleiben, die einen Mehrwert schaffen, durch die Ermittlung von Vorteilen während des gesamten Lebenszyklus des Produkts, um die zusätzlichen Herstellungskosten zu kompensieren. Erfreulicherweise ist die Liste der möglichen Vorteile lang: Verringerung der Masse, Einsparung von Rohstoffen, Optimierung des Wärmeaustauschs, Verlängerung der Lebensdauer, Beschleunigung der Prototyping-Phasen, Verkürzung der Montagezeiten, Hinzufügen von Funktionen, Verbesserung der Ergonomie, Anpassung der Produkte…

In einigen Fällen ist es möglich, durch das Drucken von Teilen, die zuvor mit herkömmlichen Techniken hergestellt wurden, einen Mehrwert zu schaffen, ohne dass das Teil verändert oder optimiert werden muss. Dies gilt für alle Hersteller mit komplexen Lieferketten, die Transportkosten senken, wichtige Ersatzteile schnell liefern oder Teile in entlegenen Gebieten herstellen wollen. Additive Technologien erleichtern auch die Reproduktion von Teilen, für die keine Blaupausen mehr verfügbar sind.

Schließlich kann der 3D-Druck für alle Teile, die spezielle Formen oder Werkzeuge erfordern, die Produktion von Kleinserien wirtschaftlich machen, da die Kosten für die Herstellung dieser Formen und Werkzeuge entfallen.

Die wichtigsten Branchen, die Additive Manufacturing einsetzen

Die additive Fertigung von Metall eröffnet neue Möglichkeiten für das Design, aber die Unternehmen, die das größte Potenzial aus dieser Technologie ziehen, sind diejenigen, die die Kultur der additiven Fertigung in ihren Abteilungen verbreiten: F&E, Innovation, Marketing, Industrialisierung, Produktion, Qualitätssicherung, industrielles Eigentum… Auf diese W e i s e k ö n n e n sich alle diese Berufsgruppen vorstellen, wie sie dank des 3D-Metalldrucks einen Mehrwert schaffen können. Natürlich muss die Durchführbarkeit aller entstehenden Ideen analysiert werden können. Entgegen der landläufigen Meinung ist die additive Fertigung nämlich kein Mittel, um sich von allen Designbeschränkungen zu befreien. Natürlich können wir uns von bestimmten Zwängen befreien, die für die subtraktiven Technologien spezifisch sind, aber sie geht mit zahlreichen neuen Zwängen einher (z. B. Berücksichtigung der Schwerkraft und der thermischen Auswirkungen auf die Fertigung). Außerdem hat jede Verfahrensfamilie ihre eigenen Anforderungen, die bekannt sein müssen, um die beste verfügbare Technologie für eine Anwendung auswählen zu können.

Die Vorteile der additiven Fertigung: Die Beherrschung der Wertschöpfungskette

AddUp wurde 2016 auf Initiative von Michelin und Fives, zwei großen französischen Industriekonzernen, gegründet und bietet eine Reihe von Technologien und Dienstleistungen, die auf d e m  Markt der additiven Fertigung von Metallen beispiellos sind. Aus technologischer Sicht bietet AddUp zunächst eine Reihe von L-PBF- und DED-Maschinen an. Diese beiden Verfahren werden nicht nur am häufigsten eingesetzt, sondern ergänzen sich auch perfekt in Bezug auf ihre Anwendungen. In Bezug auf die Dienstleistungen zeichnet sich AddUp dadurch aus, dass es neben dem Verkauf von Maschinen auch die Produktion von Teilen anbietet. Dieser Teil der Produktionstätigkeit ermöglicht es uns, auf Industrielle zu reagieren, deren Anwendungen die Investition in eine Maschine nicht rechtfertigen können, aber nicht nur. Es ermöglicht den Herstellern, in allen Phasen ihrer Projekte unterstützt zu werden, von der Entwurfsphase (z.B. mit Hilfe von Redesign-Dienstleistungen) bis zur Lieferung der fertigen Teile, da AddUp intern über das Know-how verfügt, um die Endbearbeitung der Teile zu gewährleisten. Da AddUp sowohl den Maschinenbau als auch die Teilefertigung beherrscht, kann das Unternehmen seine Kunden aus der Industrie bei der Qualifizierung ihrer Anwendungen begleiten und sogar eine neue Art von Lieferkette vorschlagen, bei der die Kunden beispielsweise Kapazitäten in den Werkstätten von AddUp reservieren können, um einen Hochlauf zu unterstützen oder mögliche Nachfrageschwankungen aufzufangen.

AddUp ist ein Industrieunternehmen, das gegründet wurde, um die Erwartungen von Industrieunternehmen zu erfüllen. Qualität, Produktivität, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit stehen im Mittelpunkt unserer Überlegungen, sei es bei der Entwicklung unserer Maschinen oder bei der Produktion Ihrer Teile. Unsere Experten helfen Ihnen bei der Integration der additiven Fertigung in Ihr Unternehmen und unterstützen Sie bei den Qualifizierungsprozessen für Ihre Projekte. Besuchen Sie unsere Website, um mehr über die additive Fertigung von Metallteilen zu erfahren: https://addupsolutions.com/

GESCHICHTE der Additiven Fertigung

Das erste Patent zum 3D-Druck (bekannt als „additive Fertigung“) wurde am 16. Juli 1984 angemeldet. Die Händler sind Franzosen: Jean-Claude André, Olivier de Witte und Alain le Méhauté für die Firma CILAS ALCATEL. Im selben Jahr, am 1. August 1984, meldete der Amerikaner Chuck Hull das Patent für die stereolithografische 3D- Drucktechnik an. Dann wird die Erweiterung der Druckdatei „.stl“ geschaffen und die Firma 3D Systems, ein Hersteller von 3D-Druckern, gegründet. Im Jahr 1995 erschien die Metall-3D-Drucktechnik oder DMLS (Direct Metal Laser Sintering). Die Technologie wird an Metall angepasst, mit einem noch leistungsfähigeren Laser.

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August 19, 2022 by Newsdesk

AddUp, ein Hersteller von 3D-Druckern aus Metall, bietet nicht nur Dienstleistungen für die Teilefertigung an, sondern nutzt auch seine eigenen Maschinen zur Herstellung von Komponenten für seine 3D-Drucker.

AddUp ist ein Hersteller von Metall-3D-Druckern, der in seinen Werkstätten eigene Maschinen betreibt, um seinen Kunden die Herstellung von Teilen anzubieten. Aber wussten Sie, dass diese Werkstätten auch zur Herstellung von Bauteilen genutzt werden, die in unseren 3D-Druckern verwendet werden? Der FormUp 350 verfügt über zahlreiche 3D-gedruckte Teile, die stellvertretend für die verschiedenen Möglichkeiten stehen, die diese Technologie bietet.

Auf der FormUp350 gefertigte Teile für die FormUp 350

Dosierungstrichter

AddUp ist einer der einzigen Hersteller von 3D-Metalldruckern, der dank mehrerer Werkstätten in Europa und den Vereinigten Staaten auch Dienstleistungen für die Teileproduktion anbietet. Wenn sie nicht zur Herstellung von Teilen für Kunden verwendet werden, stellen FormUp-Maschinen Teile für neue FormUp-Maschinen her. „Die Schaffung von Mehrwert durch Teile, die mehrere Funktionen kombinieren, eine bessere Leistung aufweisen oder kürzere Vorlaufzeiten haben, ist nicht nur eine Ansprache, die wir an unsere Kunden richten. Es ist auch ein Tugendkreis, den wir intern anwenden“, sagt Léopold Barry, Projektleiter der zweiten Generation der FormUp 350 bei AddUp. „All diese Entwicklungen zielen darauf ab, diese Maschine zu einem Schaufenster der verschiedenen Möglichkeiten zu machen, die der 3D-Druck bietet.“

Trichtermischer

Viele Teile dieser Maschine werden von Additive Fertigung, beginnend mit dem Pulverzufuhrsystem, das allein aus vier gedruckten Komponenten besteht. Erstens, die Dosierbunker. Dabei handelt es sich um Pulvertanks, die eine Unterbrechung der Pulverzufuhr zur Fertigungskammer verhindern. Das Design dieser Teile wurde so angepasst, dass sie entweder in einer Gießerei oder in der additiven Fertigung hergestellt werden können, um die Anforderungen an kurze Lieferzeiten zu erfüllen.

Im Inneren dieser Dosiertrichter befindet sich ein Teil, das ebenfalls 3D gedruckt. Dieses Teil ist dafür verantwortlich, das Pulver in Bewegung zu halten, um eine Verklumpung zu vermeiden, die die Produktion unterbrechen könnte. Für dieses Teil mit komplexer Geometrie ist die additive Fertigung ideal. Auf der FormUp-Bauplatte mit den Maßen 350 x 350 mm können wir etwa zwanzig dieser Teile auf einmal drucken, was dazu beiträgt, bei Bedarf einen Vorrat an Ersatzteilen anzulegen.

Direkt unter den Dosiertrichtern befinden sich die Dosierschnecken, die das Pulver präzise und gleichmäßig auf die Oberfläche der „Schubladen“ auftragen, die das Pulver vor die Schichteinrichtung transportieren. Diese Dosierschnecken sind in einer ebenfalls 3D-gedruckten Hülse untergebracht. „Dieses System, das in einem einzigen Arbeitsgang gedruckt wurde, stellt eine interessante

Gehäuse für Dosierschnecken

Alternative zum Gussäquivalent, da es uns erlaubt, neue Designs schnell zu testen, ohne zusätzliche Kosten für die Entwicklung von Spritzgussformen. Außerdem erfordert dieses einteilige Teil keine Montagevorgänge mehr und hat eine bessere Abdichtung“, kommentiert Léopold Barry.

Ärmel

Ein weiteres wesentliches Element des Pulverversorgungssystems sind die Schienen, auf denen die Schubladen, die das Pulver in die Fertigungskammer bringen, geführt werden. Sie werden ebenfalls auf FormUp-Maschinen in AddUp- Werkstätten hergestellt. Die Der Vorteil liegt hier in der gewonnenen Autonomie bei der Verwaltung dieses Teils, wobei die Lieferzeiten so weit wie möglich verkürzt werden, da sowohl der Druck als auch die Bearbeitung im Haus erfolgen.

Topologieoptimierung und Funktionsintegration

Kamerahalterung

Während die AddUp-Ingenieure in der Lage sind, die additive Fertigung für das Pulverzufuhrsystem zu nutzen, das eine der Schlüsselfunktionen der Maschine ist, haben sie dies auch für einige einfachere Teile getan, wie z. B. für die Kamerahalterungen. Beim FormUp 350 sind beide Kameras auf gedruckten Halterungen installiert. Zunächst wird die Kamera, die Bilder vom Ende des Schmelzvorgangs und vom Ende des Pulverauftrags aufnimmt, auf einer Halterung angebracht, die mit Hilfe der Topologieoptimierung entworfen wurde. Diese Technik besteht in der Verwendung einer Simulationssoftware, die automatisch eine optimale Form für das Teil generiert, wobei nur die Menge an Material verwendet wird, die notwendig ist, um die Positionierungsfunktion der Kamera zu gewährleisten.

Halterung für Videokamera

Zweitens wurde die Videokamerahalterung mit Hilfe einer weiteren Möglichkeit des 3D-Drucks entworfen: der Integration von Funktionen. „Während der Entwicklung dieser Maschine haben unsere Teams an der Kühlung der Videokamera gearbeitet, die oberhalb des Fertigungsgehäuses angebracht ist“, erklärt Leopold Barry. Wir haben eine neue Version dieser Halterung entworfen, die sowohl die Funktion des Haltens der Kamera in Position als auch die Kühlfunktion integriert.“ Die letztere Funktion wird durch Metalllamellen gewährleistet, die wie ein Kühler wirken. Ihre Oberfläche, die unmöglich durch herkömmlichen Techniken, hat eine große Austauschfläche mit der Umgebungsluft und vermeidet eine Überhitzung der Kamera.

Teile für Serienmaschinen, aber auch für Prototypen

AddUp ist auch in der Lage, die Möglichkeiten der additiven Fertigung in allen Phasen der Entwicklung seiner neuen Maschine zu nutzen, auch während der Prototyping-Phasen. Dies bot die Gelegenheit, einen neuartigen Hydraulikblock zu testen. Dieses Bauteil, das für die Verteilung der Kühlflüssigkeit in der Maschine zuständig ist, war Gegenstand einer kompletten Redesign-Studie. Aus einem imposanten Stück Rohmetall, das von geradlinigen Kanälen durchbohrt war, ist ein optimiertes System geworden, das sich durch die Verringerung der Masse und die Steuerung der Flüssigkeiten im Inneren der Kanäle auszeichnet. Die Arbeiten zur weiteren Verbesserung dieses Teils sind noch im Gange, bevor es in die Produktionsmaschinen integriert wird.

Hydraulischer Block

In der Zwischenzeit dienen die Arbeiten an diesem Hydraulikblock und die unter realen Betriebsbedingungen durchgeführten Tests jedoch als Demonstrationsobjekt für Hersteller in anderen Sektoren, die bei ähnlichen Systemen eine Verringerung der Masse fordern.

Türgriff

Schließlich ist ein 3D-gedruckter Türgriff für den FormUp eine perfekte Möglichkeit für diese Maschine, ihre DNA zu zeigen und zu beweisen, dass sie „für die additive Fertigung mit additiver Fertigung konzipiert ist“.

AddUp ist stolz darauf, unsere eigenen Komponenten mit unserer additiven Technologie zu beziehen. Das FormUp 350 ist wirklich für die additive Fertigung MIT additiver Fertigung konzipiert! Unsere Ingenieure werden weiterhin nach Möglichkeiten suchen, die 3D-Druck und Verbesserung der AddUp 3D- Druckmaschinen!

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