A magas hőmérsékletnek is ellenálló alkatrészek gyártási folyamata 3D nyomtatással

A TRUMPF a hannoveri EMO kiállításon mutatta be a drónok járókerekeinek, illetve a légiipari turbinalapátok új gyártási eljárásait

2019. november 21., csütörtök, 06:00

Címkék: 3d fémnyomtatás 3D nyomtatás additív gyártás additív technológia EMO Hannover fémnyomtatás ipari 3d nyomtató légiipar repülőgép repülőgépipar Trumpf

A világ legnagyobb fémipari szakkiállítása kiváló helyszínül szolgált ahhoz, hogy a TRUMPF demonstrálja, hogy a 3D nyomtatással milyen nagymértékben javíthatók a magas hőmérsékletnek is ellenálló alkatrészek gyártási folyamatai. Ezen anyagok gyakran nikkelalapú Inconel® ötvözetből állnak, így deformáció nélkül is képesek ellenállni akár az 1 000 Celsius-fokos környezeti hőmérsékletnek.

Az Inconel® szuperötvözeteket nagy terhelésre tervezett alkalmazásokban – például gázturbinákban, belső égésű motorokban és fűtési rendszerekben – használják, de megmunkálásuk a hagyományos módszerekkel meglehetősen komplikált. A forgácsolószerszámok gyakran elakadnak, „lepattannak” az ötvözetről, vagy gyorsan elveszítik élüket. Az EMO 2019 szakvásáron a TRUMPF bemutatta, hogy a 3D nyomtatás segítségével miként állíthatók elő gyorsabban, olcsóbban és magasabb minőségben az Inconel® alkatrészek.

Idő-, anyag- és szerszámtakarékosság 3D nyomtatással

Az anyagleválasztással járó módszerektől – például a marástól és az esztergálástól – eltérően az additív gyártás nem „pazarolja” az anyagot, mivel csak azt a pormennyiséget használja, amennyit ténylegesen meg kell olvasztani az alkatrész létrehozásához. Gyakorlatilag nincs szükség utómunkálatokra, ami jelentősen csökkenti a szerszámköltségeket. Sőt mi több, a 3D nyomtatással magasabb termékminőség is elérhető, hiszen megkönnyíti a komplex geometriák létrehozását. Például jelentősen leegyszerűsíti a belső hűtőcsatornák gyártási folyamatát, amelyek megnövelik az alkatrész teljesítményét és élettartamát. „A magas hőmérsékletnek ellenálló anyagok számos iparágban játszanak kulcsszerepet, ideértve az űr- és az energiaipart is – jelentette ki Volkan Düğmeci, a TRUMPF Additive Manufacturing légiipari csoportjának vezetőségi tagja. – Reméljük, hogy az EMO-n bemutatott alkalmazások a technológia intenzívebb használatára ösztönzik majd az érintett ágazatok gyártó cégeit.”

A TRUMPF TruPrint 3000 3D nyomtatója tökéletes eszköz az energiaipari alkatrészek legyártásához. A 3D nyomtató az EMO 2019 szakvásáron mutatkozott be a nagyközönség előtt.

A TRUMPF által az EMO Hannover 2019 szakvásáron bemutatott TruPrint 3000 3D nyomtató ideális választás az Inconel®-t is felhasználó hagyományos alkalmazásokhoz. A henger alakú, 300 × 400 mm méretű munkakamrával rendelkező TruPrint 3000 egyidejűleg több alkarész nyomtatására is alkalmas. A rendszer megoldást kínál a porréteg és az olvadékkád ellenőrzésére – is. „Ez fontos hozzáadott értéket jelentő tulajdonság a légiiparhoz hasonló szektorok számára, ahol rendkívül szigorúak a termékbiztonsági előírások” – mondta Düğmeci. Az Inconel® megmunkálása a hagyományos forgácsolási eljárásokkal nehéz és költséges. A szerszámköltségek magasak, mivel az Inconel® forgácsolásánál (marás, esztergálás) a szerszámok gyorsan elhasználódnak. Bizonyos esetekben ez katasztrofális hatással van a termékminőségre, mivel a marógép nem észleli a kopott vágószerszámot. Az alkatrészgyártók ezenkívül jelentős mennyiségű nyersanyagot is elpazarolnak. Az Inconel®-ből készült alkatrészek – például a turbinalapátok és gázkompresszoros járókerekek – jellemzően bonyolult geometriával készülnek. A gépkezelőknek gyakran az alapanyagok akár 80%-át is el kell távolítaniuk a kívánt forma kialakításához. Az Inconel® kiskereskedelmi ára jelenleg mintegy 100 euró/kg, az anyagpazarlás, illetve a forgácsképződés tehát jelentős költségeket ró a vállalkozásra.

Két példa arra, hogy miként optimalizálható a magas hőmérsékletnek is ellenálló alkatrészek gyártása a TRUMPF 3D nyomtatási megoldásaival:

1. Gyors és erőforrás-hatékony: gázkompresszorokban használt járókerekek

A TRUMPF által az EMO-n bemutatott egyik alkatrész egy Inconel® ötvözetből 3D nyomtatott gázkompresszoros járókerék volt. Az alkatrész postai drónokban és modellgépekben található meg. „A szóban forgó járókerék jó példa arra, hogy miként aknázhatók ki a 3D nyomtatás erősségei az Inconel® megmunkálásában” – mondta Andreas Margolf, a TRUMPF Additive Manufacturing projektmenedzsere. A hagyományos gyártási eljárások idő- és erőforrás-igényesek. Összesen nyolc napot vesz igénybe az alkatrész Inconel® tömbből történő teljes kialakítása, beleértve az utómunkálatokat is, és a szerszámköltség is nagyon magasnak mondható. Az alkatrészgyártók jelentős mennyiségű anyagot „pazarolnak” el a folyamat során, mivel a nyersanyag több mint 80%-a végzi hulladékként.

A 3D nyomtatással a TRUMPF a hagyományos eljárásokhoz képest felére csökkentette a gázkompresszorokban használt járókerék gyártási idejét

A TRUMPF TruPrint 3000 3D nyomtatója jelentősen javította a gyártási folyamatot. A rendszer három járókereket építhet párhuzamosan a nyomtatóegységén. Az egyes alkatrészek előállításához szükséges idő így mindössze négy napra csökken, ami már az utómegmunkálásra fordított időt is tartalmazza. A marógépre csak az utómunkálatok alatt van szükség, ami az anyagveszteséget kevesebb mint 20 százalékra csökkenti. A 3D mérések azt is kimutatták, hogy a nyomtatott gázkompresszor ugyanolyan színvonalas működést tesz lehetővé, mint a hagyományos eljárásokkal gyártott társai.

2. Alacsonyabb költségek és rövidebb szállítási határidők: repülőgépipari turbinalapátok

A TRUMPF-ot a Toolcraft bízta meg a repülőgépekben használt turbinalapátok 3D nyomtatással történő optimalizálásával. A lapát a levegőt és a kipufogógázt áramoltatja át a motoron. 16 ívelt „pengéből” áll, amelyek egy közös tengely körül vannak körberendezve. A gyűrű alakú konfiguráció komplex geometriája miatt az anyagleválasztással járó gyártási folyamat 15 órát vesz igénybe. A gépkezelőknek hosszas programozási műveleteket kell elvégezniük a forgácsolás előtt annak érdekében, hogy a marógép helyesen gyártsa le a lapátokat. A marógépen három befogással és átszerszámozással készül el a végső forma, és a művelet során a nyersanyag összesen 85%-át választják le. A szerszámköltségek szintén komoly tételnek számítanak – a nikkelalapú szuperötvözetek szerszámköltsége jellemzően mintegy 40 százalékkal magasabb, mint a hagyományos acélok esetében. A 3D nyomtatás ebben az esetben jelentősen hatékonyabb eljárásnak számít.

A Toolcraft adott megbízást a TRUMPF-nak a repülőgépekben használt turbinalapátok legyártására. A teljes költségmegtakarítás 20 százalékot tett ki

A TRUMPF TruPrint 3000 gyártórendszere hat lapátot képes felépíteni egyetlen lépésben, így a darabonkénti nyomtatási idő mindössze hat órára csökken, és a marógépen csak minimális utómegmunkálást kell végezni. Az alacsonyabb szerszám- és anyagköltségek együttesen 20%-kal csökkentik az összköltséget. Stefan Auernhammer, a Toolcraft szelektív lézerszinterezési folyamatának vezetője szerint a 3D nyomtatás különösen költséghatékonynak bizonyult a pótalkatrészek és a kis gyártási darabszámok esetében. „Ha olyan nehezen megmunkálható anyagokról van szó, mint a nikkelalapú ötvözetek, az anyagleválasztással járó hagyományos eljárások általában drágábbak. A 3D nyomtatott alkatrészek darabköltsége ezzel szemben folyamatosan csökken. Az additív gyártás egy másik előnye, hogy a késztermékekre rövidebb szállítási határidőket tudunk vállalni, ami gyakran meghatározó tényező a megrendelés elnyerésében.” A 3D nyomtatás a lapátok optimalizálására is lehetőséget kínál. Elképzelhető például, hogy a „pengék” üreges szerkezetekből épüljenek fel, ami jelentősen megnövelné az alkatrész hűtési lehetőségeit.

www.trumpf.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Austria transfers

Média Partnerek