Project Description

3D-Druck von Formen und Werkzeugen für Luft- und Raumfahrtanwendungen

Über die Technische Universität München

Die Technische Universität München (TUM) ist eine der besten Universitäten Europas. An der TUM wird an Carbonprodukten, Werkzeugen und Formen für Luft- und Raumfahrtanwendungen geforscht. Verantwortlich dafür ist der Lehrstuhl für Carbon Composites (LCC). Ihre Aufgabe ist es, Forschung und Entwicklung auf dem Gebiet der kohlenstofffaserverstärkten Polymerwerkstoffe, -prozesse und -anwendungen durchzuführen, einschließlich Projekten zur Simulation und Prüfung.

Die Herausforderung

Für eines seiner Hauptprojekte musste das LCC eine Form drucken, um einen Demonstrator-Flaperon aus Verbundwerkstoff für große Passagierflugzeuge herzustellen. Es wurde schnell klar, dass der derzeitige Drucker ein Hindernis für das Projekt darstellte: Der Ausstoß betrug maximal etwa 2 kg/Std. und etwa 1 kg/Std. mit PAEKs. Das bedeutete, dass 48 Stunden benötigt wurden, um die erste kleine Form mit einem halben Gewicht von 36 Kilogramm zu drucken. Das tatsächliche Produkt war etwa zehnmal so groß.

Darüber hinaus war die Software, die LCC verwenden konnte, auf die Slicing-Software des Produkts selbst beschränkt, die es ihnen nicht erlaubte, den gewünschten G-Code zu verwenden. Und der Drucker hatte Schwierigkeiten mit einer Beladung von mehr als 20 % Kohlefasern. Aufgrund der hohen Viskosität des Materials war er nicht in der Lage, die Materialien zu extrudieren, mit denen LCC arbeiten wollte.

Die AM-Flexbot-Lösung

Der AM Flexbot von CEAD bot eine hervorragende Lösung für die gestellten Herausforderungen und ist nun installiert und erfolgreich im Einsatz. Das auf einem Schneckenextruder basierende System ist eine wichtige Ergänzung zu den bereits installierten Bandlegemaschinen, und der gesamte Prozess – von der Bestellung bis zur Installation – dauerte nur 6 Monate.

Der AM Flexbot ist mit jeder Slicing-Software kompatibel und ermöglicht LCC das Experimentieren mit einer Vielzahl von Materialien. Das vielseitige System bietet eine Vielzahl von Optionen, die integriert werden können, um das System an die spezifischen Bedürfnisse von LCC anzupassen. Außerdem bietet es die einzigartige Möglichkeit, 3D-Druck und Fräsen in einem automatisierten Prozess zu kombinieren.

Ergebnis

LCC ist nun in der Lage, seinen eigenen G-Code in der Software zu verwenden und höhere Faseranteile zu verwenden, um die Verformung zu reduzieren. „Mit dem CEAD-Drucker waren wir in der Lage, die kleine Formhälfte in weniger als 8 Stunden zu drucken“, sagt LCC-Forscher Patrick Consul in einem Interview mit Composites World. „Wir haben einen maximalen Ausstoß von etwa 12,5 kg/Std., und nach einigen Teststunden hatten wir einen stabilen durchschnittlichen Ausstoß von etwa 5-6 kg/Std.“

Markt:

Luft- und Raumfahrt

Werkstoff:

Kurzes kohlenstofffaserverstärktes PAEK

CEAD-Lösung:

Datum:

2020

Warum CEAD

Das CEAD ist eines der wenigen, das mit jeder Slicing-Software kompatibel ist, was das Experimentieren mit dem Produkt erleichtert. Consul fasst zusammen: „Während der vorherige Drucker es uns bereits ermöglichte, Granulat zu verwenden, einen hohen Materialausstoß zu erzielen und die Freiheitsgrade eines Roboters zu nutzen, erweitert der CEAD-Drucker unsere Möglichkeiten in Richtung größerer Teile, höherer Faseranteile und einer breiteren Palette von Polymeren.“