Der 3D-Metalldruck unter industriellen Produktionsbedingungen ist die Lösung für die Herausforderungen in der Luftfahrt, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und zu steigern.
AddUp und Dassault Aviation arbeiten zusammen, um die additive Fertigung von Metallteilen in der Luftfahrt vom “Prototyping” zur “Massenproduktion” zu bringen. Um dies zu erreichen, muss die additive Technologie optimiert werden, um ihre Fähigkeiten in Bezug auf Qualität, Reproduzierbarkeit und Produktivität zu demonstrieren, um die Massenproduktion von Metallteilen zu ermöglichen, die dann in Flugzeuge integriert werden.
Die Luftfahrtindustrie steht vor zahlreichen Herausforderungen, um ihre Wettbewerbsfähigkeit zu erhalten und zu steigern: Der wachsende weltweite Luftverkehr, die zunehmende Materialknappheit, die Verschlankung und Optimierung von Teilen, die Suche nach Zuverlässigkeit für eine bessere Qualität und die Einhaltung immer anspruchsvollerer Vorschriften sind alles Fragen, die heute gelöst werden müssen. Eine der Antworten auf diese Herausforderungen ist der Einsatz des 3D-Metalldrucks unter industriellen Produktionsbedingungen.
In diesem Zusammenhang wurde das kollaborative F&E-Projekt “AEROPRINT”, das von Dassault Aviation koordiniert wird, mit Hilfe zahlreicher Partner, Forschungszentren, Universitäten und Industrien, zu denen auch AddUp gehört, ins Leben gerufen. Das auf fünf Jahre angelegte Projekt zielt darauf ab, einen wettbewerbsfähigen vorindustriellen Demonstrator für die additive Fertigung von Multimaterial-Metallen (Titan und Aluminium) zu entwickeln, zu qualifizieren und zu implementieren, um komplexe, in den Klassen 2 und 3 zertifizierte Teile für die Luftfahrt herzustellen. Der Standort von Dassault Aviation in Argonay in der Region Auvergne-Rhône-Alpes (Frankreich) wurde als Pilotprojekt für die Umsetzung dieses Verfahrens ausgewählt.
AddUp, ein Hersteller von Maschinen und additiven Teilen, ist mit der Entwicklung eines neuen Produktionssystems beauftragt, das auf der Interoperabilität und der Robotisierung von Prozessen basiert. A
eine echte automatisierte Werkstatt, die es dank der additiven Technologie ermöglichen wird, Teile für die Luftfahrt in Serie und mit zwei verschiedenen Materialien herzustellen. Das Ziel ist es, die Ausrüstung zu bündeln und gleichzeitig die Trennung und den richtigen Umlauf der beiden gewählten Materialien zu gewährleisten. Die Experten von AddUp arbeiten an einer neuen Art von geschlossenem Gehäuse, das auf der einen Seite den Eingang für das Pulver und auf der anderen Seite den Ausgang für eine Schale mit Metallteilen ermöglicht. Diese zukünftige Werkstatt wird aus zwei Produktionseinheiten mit vier FormUp® 350-Maschinen bestehen, die auf der Technologie des Pulverbettschmelzens (L-PBF: Laser Powder Bed Fusion) basieren, sowie aus den notwendigen Nachbearbeitungsmitteln. Zwei von AddUp hergestellte PBF-Maschinen wurden ausgewählt.
Nach einer gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsphase, in der alle Anforderungen dieses Projekts erforscht wurden, arbeitet AddUp nun an dem Modell in voller Größe, um die beibehaltenen Prinzipien zu verifizieren und zu validieren, von der mechanischen Konstruktion bis zur Autonomie, ohne dabei den Computer zu vergessen, da alles vom Computer verwaltet wird. Der AddUp Manager mit seiner ergonomischen und intuitiven Schnittstelle, ausgestattet mit einer ultraschnellen Trajektoriengenerierungsmaschine, ermöglicht die Vorbereitung der Produktionsdateien durch den Zugriff auf mehr als 250 veränderbare Variablen und anpassbare Fusionsstrategien. Die Überwachung, die für ein solches Projekt von zentraler Bedeutung ist, wird mit der bereits verfügbaren Software AddUp Dashboards durchgeführt und durch eigens für diesen Zweck entwickelte Bausteine erweitert.
Mit AddUp Dashboards können Sie alle Produktionsdaten in Echtzeit anzeigen, die Fertigung überwachen und jedes Maschinenereignis schnell analysieren. Zu den vielen vorkonfigurierten Ansichten, die in der Software angeboten werden, gehört eine anpassbare Karte, die den Echtzeitfortschritt, die verbleibende Produktionszeit und den aktuellen Status anzeigt. Die Benutzer können so auf die Daten eines Produktionslaufs zugreifen, der einige Monate zurückliegt, und die laufende Produktion über dasselbe Tool verfolgen.
Wie funktioniert diese automatische Werkstatt?
Die beiden Metallpulver, die in industriellen Behältern verpackt sind, werden von einem Bediener an einer Anlieferungsstation außerhalb der Werkstatt geladen. Im Inneren wird die Produktionsschale von einer automatisierten Konditionierungsstation übernommen, die sie in eine mobile Kammer, den sogenannten “Mantel”, einlegt. Sie wird in einem inerten Shuttle von einem fahrerlosen Transportsystem (AGV) transportiert und dann je nach gewünschtem Material in jede PBF-Maschine eingesetzt. Nach Beendigung des Druckvorgangs holt das Shuttle die mobile Kammer ab und bringt sie zu einer Entleerungsstation.
In dieser Station wird der größte Teil des während des Drucks nicht verschmolzenen Pulvers entfernt und nach einer Recycling-Phase für den nächsten Druck zurückgeschickt. Sobald das Pulver vollständig entfernt ist, fährt das Shuttle zur Konditionierungsstation, wo die Schale mit den Teilen aus der Kammer herausgezogen wird, um zur Wasch- und Trocknungsstation für die Teile zu gelangen. Letztere erhält eine neue Schale und beginnt erneut mit dem Druck. Die Schale mit den Teilen wird noch einmal gründlich gereinigt, bevor sie die Werkstatt verlässt und vom Bediener in Empfang genommen wird.
Die Vorteile einer automatisierten Werkstatt sind vielfältig. Aus HSE-Sicht (Gesundheit, Sicherheit und Umwelt) haben die Bediener ü b e r h a u p t keinen Kontakt mit dem Pulver. Sie betreten die robotergestützte Kabine nur für Wartungsarbeiten und führen ihre Arbeiten außerhalb der Kabine aus. Aus industrieller Sicht ist die Wiederholbarkeit der Produktion gewährleistet, sobald der Prozess validiert und qualifiziert ist.
Diese automatisierte Vorläuferwerkstatt wird die Grundlage für eine gebrauchsfertige Industrielösung für den Einsatz von Maschinen zur additiven Fertigung in bestehenden Werkstätten bilden und ein Höchstmaß an Produktivität und Sicherheit gewährleisten.
Über Dassault Aviation
Werkzeugbau ist unsere Leidenschaft. Mit mehr als 10.000 militärischen und zivilen Flugzeugen, die im letzten Jahrhundert in über 90 Länder geliefert wurden, verfügt Dassault Aviation über anerkanntes Fachwissen und Erfahrung in der Konstruktion, Entwicklung, dem Verkauf und der Unterstützung aller Arten von Flugzeugen, vom Rafale-Kampfflugzeug bis hin zur Falcon-Familie von High-End-Geschäftsjets und militärischen Drohnen. Im Jahr 2017 belief sich der Umsatz von Dassault Aviation auf 4,8 Milliarden Euro. Die Gruppe hat 11 400 Mitarbeiter.
Mitglieder des Aeroprint-Konsortiums:
Industrielle Partner: Dassault Aviation, Constellium, AddUp, Alprobotic, Tekna und Comefor von der Gruppe WeAre Aerospace
- Technology Resource Centers: CEA Tech, Manutech
– Akademische Partner: INP Grenoble, Ecole des Mines de Saint-Etienne, SIGMA Clermont und INSA Lyon
- Wettbewerbsfähigkeitscluster: CIMES
Die 4 großen Meilensteine des AEROPRINT:
2021: Start der Demonstrationswerkstatt am Standort Argonay
2022: erste industriell gefertigte Teile durch additive Fertigung
2024: Herstellung von Teilen durch optimierte additive
2025:Fertigung mit robotergestützter Nachbearbeitung
