Die Herstellung leichter Verbundwerkstoffe stellt hohe Anforderungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil und Verteidigung.In diesen Bereichen sind die Gewichtsreduzierung und die Sicherstellung von Festigkeit und Haltbarkeit Schlüsselfaktoren für die Bewältigung der Aufgabe.Dies ist jedoch ein sehr zeitaufwändiger und teurer Prozess.
ExOne ist ein in den USA ansässiges Unternehmen für additive Fertigung, das sich auf den 3D-Druck für das Metall- und Sand-Binder-Jetting spezialisiert hat.ExOne hat nun eine Alternative entwickelt, die eine komplexe Fertigung ermöglichtKohlefaser or Glasfaserverstärkte Teile, wodurch der Einsatz kostspieliger Werkzeuge zum Aufbau komplexer Geometrien vermieden wird.Dadurch sind keine Hilfsmittel wie Lösungsmittel, Entlüftungswerkzeuge oder Meißel erforderlich.
Bei der Technologie handelt es sich um einen Scheuerprozess, bei dem feste, aber lösliche 3D-gedruckte Quarzsand- oder Keramiksandkerne zum Einsatz kommen.Je nach spezifischen Festigkeitsanforderungen wird wasserlösliches Sprühmittel oder Te vor der Verbundlage in 3D gedruckt, um eine Oberfläche ohne Poren zu hinterlassen, und dann Verbundmaterialien durch Stoff oder Überlagerung auf die Oberfläche aufgebracht.Nach dem Aushärten lässt sich das lösliche Trägermaterial einfach mit Leitungswasser abspülen, sodass ein hohles Verbundteil zurückbleibt.Und die gelösten Medien können auch recycelt und für zukünftige 3D-Drucke wiederverwendet werden.
Rick Lucas, Chief Technology Officer von ExOne, sagte: „Daran arbeiten wir schon seit einiger Zeit.Dies ist der Markt, den wir ansprechen und verfolgen wollen.Wir haben Ingenieure, die in der Verbundwerkstoffindustrie gearbeitet haben und Menschen verstehen.Es besteht eine größere Nachfrage nach dem Status Quo der Verbundwerkstofffertigung.“
Seit 2013 haben ExOne-Ingenieure erstmals entdeckt, dass sie Quarzsand oder Keramikkörnchen bei 180 °C an ein wasserlösliches Lösungsmittel binden können.Die Schwierigkeiten konzentrieren sich auf den Beschichtungsschritt und den Einsatz des Klebestrahl-3D-Drucks zur Optimierung des Materials.Lucas erklärte: „Der Keramiksand, den wir normalerweise verwenden, ist porös.Wenn Sie also einfach das Verbundmaterial darauf verteilen, es unter Druck und Hitze autoklavieren und dann verfestigen;Dann dringt das Harz in das Verbundmaterial ein und wird nicht mehr abgewaschen.Deshalb müssen wir eine Schicht Beschichtung darauf auftragen, um dies zu verhindern.Im vergangenen Jahr haben wir viel Zeit damit verbracht, die Beschichtungsmethoden und -prozesse zu verbessern und sicherzustellen, dass den Kunden gute Beschichtungsmöglichkeiten geboten werden.“
Endgültige Rohrleitungsteile aus Verbundwerkstoffen, hergestellt durch wasserlösliche Technologie
Heute,Mit dieser Methode werden kohlenstofffaser- und glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe hergestellt, darunter Flugzeugluftkanäle, Drucktanks, Schilde, Säulen und Dorne, insbesondere für Konstruktionen, die bisher für die Herstellung mit herkömmlicher Technologie ungeeignet waren.Beispielsweise verwendete REC, ein Unternehmen, das Luftkanäle für schwere Hubschrauber herstellt, das Spülwerkzeug von ExOne, um Dorne für Luftkanäle an zwei CH-35K-Hubschraubern herzustellen, und lieferte diese Hubschrauber erfolgreich zur Demonstration an das US Marine Corps.
KohlefaserVerbundrohre, hergestellt aus wasserlöslichen 3D-Druckrohren
ExOne versucht auch, eine weitere häufige Herausforderung zu bewältigen, die bei herkömmlichen Autoklavierungsprozessen auftritt: die Wärmeausdehnung und ihre Auswirkung auf die Teilegeometrie.Durch den Spülvorgang kann Pulver ersetzt werden, um die Ausdehnung zu kontrollieren und Verformungen zu minimieren.Beispielsweise kann der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient von Quarzsand für einige Materialien geeignet sein, in anderen Fällen, in denen ein niedrigerer Wärmeausdehnungskoeffizient erforderlich ist, kann jedoch Keramiksand die geeignetere Wahl sein.
Derzeit wird diese Technologie hauptsächlich auf Anfrage über das Adoption Center von ExOne in den Vereinigten Staaten bereitgestellt.Das Unternehmen sagte jedoch, es hoffe, diese Funktionen in naher Zukunft auf Europa auszuweiten und bei steigender Nachfrage möglicherweise mit Partnern zusammenzuarbeiten.ExOne arbeitet außerdem intensiv daran, die Klebstofflösung durch die Version der nächsten Generation weiter zu verbessern, die eine höhere Festigkeit, eine feinere Auflösung und eine höhere Temperaturleistung bietet.(Quelle: Zhongguancun Online)
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 28.09.2021