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PBF

October 2, 2023 by

Das Ziel ist es, das Interesse an der PBF-Technologie zu demonstrieren, um Wärmetauscher mit verbesserter Kompaktheit, guter thermischer Leistung und 3D- gedrucktem Metall in einem Arbeitsgang herzustellen.

Die Antwort auf die Fragen der Luft- und Raumfahrtindustrie zum Thema thermisches Getriebe durch die Pulverbettfusionstechnologie (PBF-Prozess) ist  Temisth und PrintSky – Das AddUp SOGECLAIRE Joint-Venture – Vorschlag im Rahmen einer Partnerschaft mit der Europäischen Weltraumorganisation. Bei dieser Studie ging es darum, den Bedürfnissen der Raumfahrtindustrie gerecht zu werden. Das Teil wurde in Aluminium auf einer FormUp 350 Maschine von AddUp hergestellt.

ZIEL

Entwicklung eines Wärmetauschers, der das gesamte Potenzial des PBF-Verfahrens nutzt

ERGEBNISSE

  • Gute thermische Leistung bei geringerem Volumen im Vergleich zu “herkömmlichen”
  • Wärmetauschern Alles auf einmal gedruckt

ABMESSUNGEN

116x116x60 mm Masse: 244 g Wärmetauscherleistung: 2,3 kW (simuliertes Ergebnis)

Kontext

PrintSky ist ein Joint Venture zwischen der AddUp-Gruppe, einem Experten für die additive Fertigung von Metallen, und SOGECLAIR, das sich auf die Integration von Lösungen mit hohem Mehrwert in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie ziviler und militärischer Transport spezialisiert hat. Temisth ist auf die Entwicklung kundenspezifischer thermischer Lösungen spezialisiert, die mit Hilfe der additiven Fertigung maßgeschneidert werden. Das Ziel von PrintSky und Temisth war es, ihr Interesse an der PBF (Powder Bed Fusion – Laser) Technologie zu demonstrieren, um Wärmetauscher mit verbesserter Kompaktheit zu entwickeln.

Der Teil von oben

Verwend ete Mittel

Printsky hat eine eigene Methodik zur Dimensionierung von Wärmetauschern nach den vorgegebenen Merkmalen entwickelt. In diesem Beispiel ging es darum, die Anforderungen der Raumfahrtindustrie zu erfüllen. Das Teil wurde in Aluminium auf einer FormUp 350-Maschine von AddUp hergestellt.

Vorteile des 3D- Drucks von Metall

Die additive Fertigung von Metallen ist relevant für thermische Anlagen. Es ermöglicht die Herstellung von Kanälen mit komplexen Formen, wodurch die thermische Leistung verbessert und gleichzeitig das Volumen reduziert wird. Dieser Wärmetauscher hat dünne Wände (250 μm) und doppelt gekrümmte Kanäle, die mit herkömmlichen Techniken nicht hergestellt werden können. Die auf einem Prüfstand durchgeführten Tests ermöglichten es uns, die Dichtheit des Teils sowie seine Leistung zu validieren, die angesichts der Kompaktheit des Wärmetauschers sehr hoch ist. PrintSky hat ein Partnerschaftsabkommen mit der ESA (Europäische Weltraumorganisation) für die Entwicklung dieses Aluminiumteils abgeschlossen.

Der AddUp-Vorteil

Metallpulver in feiner Partikelgröße, das hier auf der FormUp-Maschine verwendet wird, ermöglicht eine an den Wärmeaustausch angepasste Oberflächenbeschaffenheit.

October 2, 2023 by

Sehen Sie, wie AddUp und PrintSky ein gutes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Masse mit einem hohen technischen und wirtschaftlichen Wert für ein Luftfahrtteil entwickeln.

Die CEA (Französische Kommission für alternative Energien und Atomenergie) hat sich mit AddUp zusammengetan, um die Plattform Famergie zu gründen, die Hersteller im Energiesektor bei der Entwicklung von Projekten für die Herstellung von Teilen mit Hilfe der additiven Fertigung von Metallen unterstützt. Das erste Projekt, das aus dieser Partnerschaft hervorgegangen ist, ist ein Demonstrator für einen Methanisierungsaustauscher-Reaktor. Diese Vorrichtung wandelt CO2 in Methan um, das als synthetischer Kraftstoff verwendet werden kann. Da die Methanisierungsreaktion bei hohen Temperaturen und hohem Druck abläuft, ist die Konstruktion des Wärmetauschers entscheidend für die Effizienz und Kontrolle der gesamten Methanproduktion. Lesen Sie die Fallstudie über den additiven 3D-Druck des Trägerteils für die Luft- und Raumfahrt mit der FormUp 350® Maschine.

ZIEL: Drucken eines leichten 3D-Trägerteils aus Metall
ERGEBNISSE:

  • 40 % Gewichtsersparnis gegenüber dem vorgegebenen Maximalziel von 600 g
  • Einhaltung der Abmessungen des Originalteils bei Befestigung und Montage

Kontext

Bearbeitetes Originalteil

PrintSky ist ein Joint Venture zwischen der AddUp-Gruppe, einem Experten für die additive Fertigung von Metallen, und SOGECLAIR, das auf die Integration von Lösungen mit hohem Mehrwert in den Bereichen Luft- und Raumfahrt sowie ziviler und militärischer Transport spezialisiert ist. Die CEA (Französische Kommission für alternative Energien und Atomenergie) beauftragte Printsky mit der Neugestaltung eines typischerweise maschinell bearbeiteten Trägerteils, wobei die Möglichkeiten der additiven Fertigung genutzt werden sollten, um dessen Masse zu reduzieren. Dieser Träger muss auch seine Funktionalitäten genau gewährleisten, um die Ausrüstung zu halten, die er tragen soll, und den Belastungen standhalten, denen er ausgesetzt ist.

Durchgeführte Massnahmen

3D-gedrucktes Teil

PrintSky war für das Designteil des Projekts verantwortlich und entwickelte seine eigene Erfahrung und Methodik, um die Eigenschaften des Metallteils in Bezug auf Mechanik und Herstellbarkeit umzusetzen. Die Produktion wurde dann den Experten von AddUp anvertraut, die das Luft- und Raumfahrtteil mit ihrer FormUp350®-Maschine 3D-gedruckt haben.

Vorteile des 3D-Metalldrucks

Nach der topologischen Optimierung ermöglicht die additive Fertigung die Entwicklung komplexer Formen, die Verbesserung der Leistung und die Verringerung des Volumens eines Metallteils. Sie ermöglicht auch die Herstellung sehr robuster Teile. Das Material wird nämlich nur dort hinzugefügt, wo es notwendig ist, entweder um die Kräfte zu unterstützen oder um die Funktionalität zu gewährleisten, wie z. B. die Befestigung, die Auflagefläche oder anderes. Ein gutes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Masse mit einem hohen technischen und wirtschaftlichen Wert für ein Luftfahrtteil.

Ergebnisse

Die optimierte Halterung erfüllt die gleichen Funktionen wie die ursprüngliche Halterung, jedoch mit einer erheblichen Gewichtsreduzierung, die mit herkömmlichen Technologien nicht zu erreichen ist.

Durch die Verwendung von feinem Pulver konnte eine gute Oberflächengüte erzielt werden, und schließlich wurde das Teil ohne Stützstrukturen hergestellt, was eine erhebliche Zeitersparnis bei der Nachbearbeitung ermöglicht.

Der AddUp-Vorteil

Die Anwendung der mit FormUp350® gewonnenen Materialeigenschaften und der Simulationswerkzeuge für die additive Fertigung durch AddUp hat es uns ermöglicht, die thermomechanischen Verformungen zu antizipieren und nach nur einer Iteration nachgiebige Teile zu erhalten.

October 2, 2023 by

Ziel des Projekts ist es, die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der additiven Fertigung komplexer geometrischer Ersatzteile für Geräte, die nicht mehr hergestellt werden, zu prüfen.

Das Projekt zielt darauf ab, die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der Herstellung von additiv gefertigten Ersatzteilen mit komplexen Geometrien für Ausrüstungen zu prüfen, die nicht mehr hergestellt und bisher komplett verkauft wurden. Bei der fraglichen Ausrüstung handelt es sich um eine Materialtransferbrücke und einen Dampfverteilerblock.

ZIEL

Demonstration der technischen und wirtschaftlichen Machbarkeit der additiven Fertigung von Metallteilen zur Herstellung von Ersatzteilen

ERGEBNISSE

  • Design und mechanische Eigenschaften sind mit dem Originalteil identisch. Senkung
  • der Produktionskosten im Vergleich zur herkömmlichen Fertigung (Bearbeitung)
  • Schaffung einer neuen und flexibleren Lieferkette
  • Geringerer Bestand an Ersatzteilen

Kontext

Rostfreier Stahl 316L

Verschiedene Werke der Orano-Gruppe wollen, dass ihre Ersatzteile zum richtigen Zeitpunkt und zu geringeren Kosten verfügbar sind, um die Anlagen zu sichern und ihre Lagerverwaltung zu optimieren. Insbesondere die Wartungsabteilung von Orano Cycle Tricastin muss sich mit der Veralterung einiger Ausrüstungen befassen, für die die Lieferzeiten sehr lang sind. In der Nuklearindustrie stellt die Lagerung von Ersatzteilen für all diese komplexen Ausrüstungen eine wichtige Investition dar.

Das Projekt

Das Projekt zielt darauf ab, die technische und wirtschaftliche Machbarkeit der additiven Fertigung zur Herstellung von Metallteilen mit komplexen Geometrien für Ausrüstungen zu prüfen, die nicht mehr hergestellt und in der Vergangenheit komplett verkauft wurden. Bei der fraglichen Ausrüstung handelt es sich um eine Materialtransferbrücke und einen Dampfverteilerblock.

Um diese Nachfrage zu befriedigen, musste sich Orano auf eine solide Industriegruppe mit einem großen Maschinenpark und der Beherrschung von die Wertschöpfungskette. Aus diesem Grund wandte sich Orano an AddUp, einen französischen Hersteller von additiven Metallbearbeitungsmaschinen. Die AddUp- Experten druckten mit Hilfe der PBF-Technologie (Powder Bed Fusion – Laser) neun Modelle von Teilen aus 316L-Edelstahl sowie Prüfkörper für mechanische Tests (Zug und Schlag) und andere Qualitätskontrollen.

Vorteile der Additiven Fertigung

  • Die Kosten der additiven Fertigung sind im Vergleich zur maschinellen Fertigung geringer: weniger Materialverbrauch, mehrere Teile auf einer einzigen Plattform und in einem einzigen Arbeitsgang gedruckt.
  • Die Fähigkeit, Teile mit komplexer Geometrie aus einem gescannten Modell des Teils (Reverse Engineering) für Teile ohne C A D – D a t e i herzustellen.
  • Die Verwendung von feinem Pulver führt zu Teilen mit hoher geometrischer Genauigkeit und einer guten Oberflächenbeschaffenheit, auch in inneren Kanälen.

Ergebnisse

Die Gesamtkosten für die Herstellung von 16 Teilen und 36 mechanischen Prüfkörpern durch additive Fertigung entsprechen den Kosten für die Herstellung von 3 Teilen durch maschinelle Bearbeitung.

Der AddUp-Vorteil

Die Verwendung von feinem Pulver mit der FormUp350-Maschine ermöglicht die Herstellung von Teilen mit einer guten Oberflächengüte (insbesondere bei Innenkanälen) sowie die H e r s t e l l u n g komplexer Geometrien. Kontrolle der gesamten Produktionskette: Entwurf, Produktion, Bearbeitung, Nachbearbeitung und Prüfung.

October 2, 2023 by

Ein additiv gefertigter Kameraträger, der Beschleunigungen und Vibrationen beim Start ins All standhält und eine Kamera und ihr Objektiv während d e r Produktionsphasen eines 3D-Metalldruckers in Position hält.

Ziel des Projekts “Metal3D” ist die Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften eines in der Schwerelosigkeit geformten Materials. Zur Durchführung dieses Experiments werden zwei Chargen von Probekörpern mit demselben Druckermodell hergestellt. Während die erste Charge in Toulouse in der Erdgravitation hergestellt wird, wird die zweite Charge im Weltraum, genauer gesagt i m Columbus-Modul der ISS (Internationale Raumstation), in der Mikrogravitation hergestellt.

ZIEL

Eine Kamera und ihr Objektiv während der Flug- und Fertigungsphase zu positionieren und in Position zu halten

ANWENDUNG

3 Positionierungsachsen für eine präzise Einstellung des Kamerabildes. Entwickelt, um Beschleunigung und Vibration während des Starts zu widerstehen

KONTEXT

“METAL3D”-PROJEKT

MASSE

70 g

Mission

“Metal3D” ist eine von der ESA (Europäische Weltraumorganisation) in Auftrag gegebene Mission als Technologiedemonstrator. Ihr Ziel ist es, die mechanischen Eigenschaften eines in der Schwerelosigkeit geformten Materials zu charakterisieren. Zur Durchführung dieses Experiments werden zwei Chargen von Probekörpern mit demselben Druckermodell hergestellt. Die erste Charge wird in Toulouse in der Schwerelosigkeit hergestellt, die zweite im Weltraum, genauer gesagt im Columbus- Modul der ISS (Internationale Raumstation), in der Mikrogravitation. Für die Herstellung dieser beiden Drucke haben wir zwei identische Exemplare einer 3D- Metalldruckmaschine entwickelt und hergestellt, die in beiden Umgebungen arbeiten kann. Der Drucker, den wir für diese Mission entwickelt haben, wird also der erste sein, der Metallteile im Weltraum druckt.

Prozess

Bei fehlender Schwerkraft sind die meisten derzeitigen additiven Fertigungsverfahren nicht mehr anwendbar. Um die Fertigung unter Schwerelosigkeit zu ermöglichen, nutzen wir die durch die Oberflächenspannung verursachten Kräfte. Wir verwenden einen Laser als Energiequelle und Stahldraht als Rohmaterial. Der Laser erhitzt das Substrat, um ein Flüssigkeitsbad zu erzeugen. In dieses Flüssigkeitsbad tauchen wir den Stahldraht ein. Indem wir den Draht in das Flüssigkeitsbad schieben, verflüssigt sich dieser ebenfalls und vergrößert das Volumen des Schmelzbades. Anschließend bewegen wir den Laser und damit das Flüssigkeitsbad an die Oberfläche des Substrats, während wir den Draht in diesem Bad abwickeln, um nach dem Erstarren des Flüssigkeitsbads einen Wulst zu erzeugen. Eine Schicht besteht aus einer oder mehreren Perlen, je nach der Geometrie des herzustellenden Teils. Sobald die Schicht fertig ist, beginnt der Prozess von neuem, wobei die vorherige Schicht als Substrat dient. Auf diese Weise wird Schicht für Schicht ein volumetrisches Teil geschaffen.

Für den Prozess verwenden wir einen 316L-Draht. Der Laser und der Draht sind fest im Maschinenrahmen installiert, die Tischplatte wird durch 3 lineare Achsen und 1 Drehachse beweglich gemacht. Die Maschine wird betrieben unter Stickstoff, um die Oxidation des Materials zu begrenzen und das Risiko einer Verbrennung zu vermeiden. Da der Zugang zu Stickstoff in der ISS begrenzt ist, wird diese Atmosphäre während des gesamten Herstellungsprozesses durch Filtration und Kühlung recycelt.

Partner

Die Mission wird von den Teams von Airbus Defense & Space geleitet. Die Universität Cranfield liefert den Laser, die optische Kette und das Kabelversorgungssystem für das System. Hightech liefert das Gehäuse der Maschine, das ein abgedichtetes und gekühltes System sowie die Schnittstellen zwischen der Maschine und dem Gestell, an das sie angeschlossen ist, umfasst. Airbus übernimmt nicht nur die Leitung des Projekts, sondern auch die elektronischen und sicherheitstechnischen Aspekte der Maschine.

Auf der mechanischen Seite ist AddUp für die interne Struktur und den mobilen Teil der Maschine zuständig. AddUp verwaltet auch die Steuerplatine und die Sensoren, die den Prozess überwachen. Auf der Software-Seite hat AddUp die SPS der Maschine entwickelt. Diese Software hat mehrere Funktionen, sie ermöglicht die Kommunikation mit dem Boden, indem sie verschiedene Arten von Daten (Messungen, Fotos, Berichte, usw.) von der Maschine sendet und die empfangenen Befehle ausführt.

October 2, 2023 by

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden. Im Fall dieses Hydraulikblocks wird das gesamte Teil in einem einzigen Arbeitsgang 3D-gedruckt.

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden. Im Fall dieses Hydraulikblocks wird das gesamte Teil in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Lesen Sie die Fallstudie über die Vorteile der additiven Fertigung im 3-D-Druck.

HERAUSFORDERUNG

3D-Druck eines optimierten Hydraulikblocks in einem Stück

Im folgenden Fall konnte die Masse um 82% reduziert und die Länge des Blocks von 495 mm auf 348 mm verringert werden, wobei die Funktionsflächen identisch blieben. Die Parallelepiped-Form ermöglicht die Nachbearbeitung von hochpräzisen Bohrungen.

KEY BENEFITS
  • 82% Massenreduzierung n
  • 30% Größenreduzierung n
  • Schaffung von internen Kanälen

Kontext

Abmessungen: 152 x 348 mm Gewicht: 14 kg

Hydraulikblöcke sind in den meisten Maschinen und Geräten in einer Vielzahl von Branchen zu finden: Luftfahrt, Energie, Automobil usw. (Land- oder Seeverkehr, Luftfahrt, Raumfahrt, Energie usw.).

Diese Teile haben die Aufgabe, Flüssigkeiten zu verteilen, die häufig unter hohem Druck stehen. Die Masse von Hydraulikblöcken spielt bei vielen Anwendungen eine wichtige Rolle, und ihr Volumen hängt von der Art ihrer Herstellung ab.

In den meisten Fällen werden sie durch Bearbeitung von Blöcken aus Rohmetall hergestellt. Die Rohre werden gebohrt und dann an den Stellen verstopft, an denen es notwendig ist, um die Funktion der Flüssigkeitsübertragung zu gewährleisten. Die Richtungsänderungen erfolgen daher in einem Winkel von 90°, was zu Druckverlusten führt, und die Stopfen stellen ein Leckagerisiko dar

Die Vorteile der additiven Fertigung

Die additive Fertigung von Metall ermöglicht die Herstellung von Rohren ohne Verbindungen oder Verstopfungen und damit ohne das Risiko von Leckagen oder Druckverlust. Die Strukturen, die die Rohre zusammenhalten, werden auf ein Minimum reduziert, um die Masse zu verringern.

Bei diesem Hydraulikblock wird das gesamte Teil mit seinen Markierungen und Gewinden in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt. Dieses Teil ist erfolgreich, weil es schnell hergestellt werden kann, mit weniger Material hergestellt wird, wodurch sein Gewicht reduziert wird, und es sofort verwendet werden kann.

October 2, 2023 by

Die mit dem 3D-Metalldruck verbundene Gestaltungsfreiheit ermöglicht die Herstellung von kundenspezifischen Griffen mit unterschiedlichen Abmessungen, ohne dass Werkzeuge benötigt werden, wodurch die Kosten und die Herstellungszeiten der Teile begrenzt werden.

Die mit der additiven Fertigung von Metallen verbundene Designfreiheit ermöglicht die Herstellung von kundenspezifischen Griffen mit unterschiedlichen Abmessungen für Rechts- oder Linkshänder ohne Werkzeuge, wodurch die Kosten und der Zeitaufwand für die Herstellung der Teile begrenzt werden. Lesen Sie die Fallstudie über die Partnerschaft zwischen AddUp und PrintSky für den 3D-Druck eines komplexen ergonomischen Controllers.

HERAUSFORDERUNG

3D-Druck eines komplexen ergonomischen Controllers

ERGEBNISSE

Dank der Verwendung eines feinen Pulvers und eines Systems zur Verteilung des Pulvers durch einen Schaber weist das auf der FormUp 350®- Maschine hergestellte Teil eine geringe Oberflächenrauheit auf, so dass der Griff sofort und ohne Nacharbeit verwendet werden kann.

Kontext

Der Joystick, ein mehrachsiger Griff, wurde speziell für die Steuerung anspruchsvoller Fahrzeuge (Geschütztürme, Drohnen, Hebevorrichtungen usw.) entwickelt und verbindet hervorragende Ergonomie mit einem breiten Anwendungsspektrum.

Für dieses Projekt ging AddUp eine Partnerschaft mit PrintSky ein, die den Steuerknüppel entworfen haben, um sicherzustellen, dass die mechanischen und fertigungstechnischen Eigenschaften des Metallteils erfüllt werden. Das Teil wurde so konzipiert, dass die Abmessungen aktualisiert werden können, um die Form und den Griff jedes Fahrzeugführers sowie die Position und Art der Taste für jede Anwendung anzupassen.

Das Teil wurde für das Pulverbettfusionsverfahren (L-PBF*) optimiert, wodurch die Wandstärke des Griffs auf nur 1 mm reduziert wurde, im Vergleich zu 3 mm bei Gussteilen. Das Teil wurde dann auf der FormUp® 350 PBF- Maschine gedruckt.

Die Vorteile der additiven Fertigung

Die PBF-Technologie eignet sich besonders für Anwendungen, die eine individuelle Anpassung, Funktionsintegration und Gewichtseinsparung bei gleichzeitig hoher mechanischer Festigkeit erfordern.

Dieser Joystick wurde aus rostfreiem 316L-Stahl hergestellt und ist bemerkenswert stark und perfekt für Geländefahrzeuge und Maschinen geeignet. Sein spezieller Griff macht es dem Fahrer leicht, den Griff zu ergreifen. Dieses Teil ist eine einteilige Konstruktion mit modularen Einsätzen, um Designflexibilität und einfache Installation zu gewährleisten.

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