SLM Solutions , führend in der Entwicklung der neuesten Technologien für den 3D-Druck mit Metallen, hat ein Projekt zur Herstellung von Titanprodukten für die Luft- und Raumfahrtindustrie mit einer Größe von 31 x 22,2 und einem Durchmesser von 21,9 cm abgeschlossen.
Heute ist es das größte Teil, das auf einer additiven Installation SLM 280 mit zwei 400-Watt-Lasern hergestellt wird. Es war diese Maschine, die es ermöglichte, ein Produkt dieser Größe im Vergleich zur herkömmlichen Fertigungstechnologie in relativ kurzer Zeit zu drucken.
Die Standardgröße der Bauplattform in 3D-Druckern dieser Klasse beträgt 250 mm x 250 mm. Der SLM 280 verfügt jedoch über eine vergrößerte Plattform mit den Abmessungen 280 mm x 280 mm, mit der größere Produkte gedruckt werden können.
Dank der Entwicklungen auf dem Gebiet des 3D-Drucks mit Metallen unter Verwendung der
selektiven Laserschmelztechnologie (einschließlich Titan) für die Anforderungen der Luft- und Raumfahrtindustrie unter Berücksichtigung der hohen Festigkeit und des geringen Gewichts dieses Metalls hat sich SLM Solutions zu einem der führenden Unternehmen entwickelt, das Aufträge für OEMs ausführt. SLM Solutions hat es geschafft, die mit der Größe der Baukammer verbundenen Einschränkungen und andere Schwierigkeiten bei der Herstellung großer Titanprodukte zu überwinden, und verbessert seine Technologie in diesem Bereich weiter.
3D-Druckverfahren von TitanpulverWie von Mike Hansen, nordamerikanischer Implementierungsingenieur von SLM Solutions, erklärt, sind Fortschritte im
3D-Druck mit Titan besonders wichtig: Titan ist ein Metall, das aufgrund hoher Restspannungen sehr hart und rissig ist, was zu einem ernsthaften Problem geworden ist. "Die Geometrie des Teils war nicht besonders kompliziert, aber die Schwierigkeit bestand darin, eine solche additive Technologie zu verwenden, um ein so großes Produkt aus Titan herzustellen", bemerkte der Ingenieur.
Das entwickelte und patentierte SLM Solutions-System, das aus zwei Lasern besteht, half, dieses Problem zu lösen. Durch die gleichzeitige Verarbeitung des Produkts in der Überlappungszone mit zwei Lasern konnte nicht nur der Druckprozess beschleunigt, sondern auch ein größeres Produkt hergestellt werden. SLM Solutions testete das Material im Überlappungsbereich, was bestätigte, dass es keinen Unterschied in der Qualität des Materials zwischen den von einem Laser gedruckten Bereichen und den Bereichen im Überlappungsbereich gab, die die beiden Laser abwechselnd anbrachten. Die Ingenieure von SLM Solutions führten mehrere Iterationen durch, um die Datei vorzubereiten und mehrere Testmuster zu drucken, um sicherzustellen, dass die Aufgabe abgeschlossen wurde. Der Kunde benötigte eine Methode zur Herstellung dieses Produkts, die Kosten und Zeit spart und
das Gewicht reduziert .
„Dieses Produkt zeichnet sich durch seine Größe und die Tatsache aus, dass es in sechseinhalb Tagen ohne Unterbrechung des Druckprozesses aus Titan hergestellt wurde“, sagt Hansen. "Die Tatsache, dass der SLM 3D-Drucker so lange arbeiten kann, ohne dass eine Reinigung oder andere Wartung erforderlich ist, ist an sich äußerst wichtig."
Obwohl die 3D-Drucktechnologie normalerweise durch ihre Fähigkeit, einzigartige Geometrien zu reproduzieren, Aufmerksamkeit erregt, war dieses Produkt für die Luft- und Raumfahrtindustrie unter diesem Gesichtspunkt nicht besonders schwierig. Mit der traditionellen Bearbeitungstechnologie wäre es jedoch kaum möglich, in so kurzer Zeit ein Titanteil dieser Größe zu erhalten.
Der Herstellungsprozess durch herkömmliche Bearbeitung würde mehrere Wochen dauern
„Die
additive Fertigungstechnologie ist nicht an die Einschränkungen traditioneller Werkzeugmaschinen und Werkzeuge gebunden, sodass wir organischere Formen erstellen können und der gesamte Zyklus der Entwicklung und Entwicklung kritischer Produkte für die Luft- und Raumfahrtindustrie erheblich verkürzt wird“, erklärte Hansen.
Richard Grylls, MD in Metallurgie, Leiter der Implementierung und CTO von SLM Solutions in Nordamerika, kommentierte: „Angesichts der Größe des Produkts würde der Herstellungsprozess mit konventioneller Bearbeitung mehrere Wochen dauern. Es wären jedoch vier oder fünf Nachjustierungen erforderlich. Mit anderen Worten wäre dies ein sehr teurer Prozess. Die Herstellung eines Produkts
mit Gusstechnologie würde noch mehr Zeit in
Anspruch nehmen , da hierfür Geräte erforderlich wären und der Herstellungsprozess bis zu sechs Monate dauern könnte. Darüber hinaus sind herkömmliche Geräte mit hohen Kosten verbunden. Wir haben die Aufgabe viel schneller erledigt, obwohl die Kosten für das Produkt höher waren. Angesichts der Zeitersparnis sind solche Kosten jedoch für ein kritisches Produkt dieser Größe gerechtfertigt. “
Turbinenpaddel gedruckt auf Additiv SLM 280HLSLM Solutions hat beeindruckende Ergebnisse in Bezug auf
Produktionsgeschwindigkeit, Qualität und Dichte des Endprodukts erzielt. Hansen merkte an, dass „die Einhaltung strenger Qualitätsanforderungen und -spezifikationen für Materialien bei der Verwendung von Titan in streng regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie zahlreiche Materialtests und Parameteroptimierungen erfordert, um sicherzustellen, dass der Kunde genau das erhält, was er benötigt. ".
Die Anforderungen an die Qualitätskontrolle in der
Luft- und Raumfahrtindustrie sind sehr umfangreich: Um das Produkt auf Hohlräume oder Porosität zu prüfen, wird in der Regel eine zerstörungsfreie Prüfmethode wie die Computertomographie verwendet. Der Kunde kann jedoch eine zerstörende Prüfung wählen und das Produkt schneiden. „Wir haben das Produkt zuerst zerstörungsfrei getestet und dann unter nahezu realen Bedingungen getestet, das Produkt am Motor installiert und die Ressource vor dem Ausfall ausgearbeitet“, sagt Hansen.
Mit der Entwicklung der additiven Fertigungstechnologie sieht SLM Solutions eine steigende Nachfrage nach seinen Lösungen. Materialien und Herstellungsverfahren werden jedoch so schnell verbessert, dass die Standards nicht mit ihnen Schritt halten. „Wir werden zunehmend von Unternehmen angesprochen, die traditionelle Technologien verwenden, aber bestrebt sind, die Produktionsgeschwindigkeit bei gleichbleibender Qualität zu erhöhen und die Vorteile der additiven Fertigung zu nutzen“, fügte Hansen hinzu. „Diese Branche verändert sich buchstäblich jeden Tag und entwickelt sich sehr schnell. Wir sehen jedoch eine Lücke zwischen dem Tempo der Entwicklung additiver Fertigungstechnologien und der Fähigkeit einiger Branchen, insbesondere der Luft- und Raumfahrt und der Automobilindustrie, neue Materialien und Technologien ebenso schnell zu zertifizieren.“
Produktabmessungen: 31 x 22,2 cm, Durchmesser 21,9 cm
Material: Ti64
Druckdauer: 6,5 Tage
Additive Installation: SLM 280 mit zwei 400-W-Lasern