Top-5-Anwendungen für die additive Fertigung in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie

Die additive Fertigung kann in unzähligen Branchen und Anwendungen eingesetzt werden, von der Herstellung kleiner Prototypen bis hin zur Herstellung von raffinierten Raketentriebwerken. Wenn Sie noch nicht daran interessiert sind, additive Fertigungstechnologien in Ihre Fertigungsabläufe zu integrieren, sollten Sie die vielen Vorteile und bahnbrechenden Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie in Betracht ziehen.

Kurzlinks:

• Was ist Additive Fertigung?
• Vorteile der additiven Fertigung
• Luft- und Raumfahrtanwendungen für die additive Fertigung
• Militär- und Verteidigungszwecke für den 3D-Druck
• Möchten Sie mehr über die Vorteile der additiven Fertigung erfahren?

Was ist additive Fertigung?

Additive Fertigung, auch 3D-Druck genannt, ist der Prozess, aus einem digitalen 3D- oder CAD-Modell ein dreidimensionales Objekt zu erstellen. Wie der Name schon sagt, funktioniert die additive Fertigung, indem Materialien Schicht für Schicht hinzugefügt werden, um ein Objekt zu bauen. Diese Materialien können Metallpulver, Kunststoff oder Keramik umfassen. Die additive Fertigung kann traditionelle Methoden zur Herstellung von Objekten wie maschinelles Bearbeiten, Schneiden, Drehen, Formen, Fräsen und andere „subtraktive“ Fertigungsprozesse ergänzen und in einigen Fällen sogar vollständig ersetzen.

Während des additiven Fertigungsprozesses wird ein Objekt mithilfe von CAD-Software (Computer-Aided Design) oder durch Scannen des zu druckenden Objekts entworfen. Die Software kann den Scan in einen präzisen Rahmen übersetzen, damit die 3D-Druckmaschine Schicht für Schicht folgen kann.

Vorteile der additiven Fertigung

Der Einsatz der additiven Fertigung bietet eine Vielzahl von Vorteilen, darunter:

Gesenkte Entwicklungskosten

Fortschrittliche Fertigungstechnologie hat den Stereotyp, aufgrund ihrer Anschaffungskosten etwas teuer zu sein; durch die langfristig reduzierten Entwicklungskosten ergeben sich jedoch geldsparende Vorteile. Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks sind die geringeren Arbeitskosten. Abgesehen von der Nachbearbeitung sind die meisten Drucker autark und benötigen kaum die Hilfe eines Bedieners. Daher sind die mit dem additiven Herstellungsverfahren verbundenen Arbeitskosten im Vergleich zu herkömmlichen Herstellungsverfahren, die hochqualifizierte Bediener erfordern können, im Wesentlichen nicht vorhanden.

Darüber hinaus ist die additive Fertigung bei geringen Stückzahlen im Vergleich zur traditionellen Fertigung wettbewerbsfähig. Der 3D-Druck eines Prototyps ist oft deutlich günstiger, als ihn mit anderen Herstellungsmethoden wie Spritzguss (denken Sie an die Vorlaufzeit und Kosten der Form), Fräsen und maschinelle Bearbeitung zu produzieren.

Reduzierter Produktabfall

Durch das Entwerfen von Entwürfen in einem Computerprogramm und das anschließende Senden zum Drucken wird die Zeit für die Erstellung und Produktion neuer Designs mit weniger Ausschuss drastisch verkürzt; Dieser Digital-to-Digital-Prozess eliminiert die zusätzlichen Zwischenschritte des traditionellen Prototypings, die zu Materialverschwendung führen können. Je nach verwendetem Material kann diese Reduzierung auch zu erheblichen Kosteneinsparungen z.B. wenn das erforderliche Material Titan ist.

Darüber hinaus hat der 3D-Druck die Durchlaufzeit beschleunigt – mit der Möglichkeit, schnelle Iterationen zu erstellen, identifiziert der 3D-Druck Konstruktions- und Konstruktionsprobleme, deren Entdeckung in der traditionellen Fertigung Wochen, wenn nicht sogar Monate gedauert hat. Da die additive Fertigung die Erstellung komplexer Designs ermöglicht, deren Herstellung normalerweise zu schwierig oder zu teuer ist, kann die Prozessentwicklung schneller als bei herkömmlichen Herstellungsverfahren erfolgen. Dies bedeutet, dass mehr Zeit und Geld anderweitig verwendet werden können. Insgesamt bietet die additive Fertigung einen effektiveren und effizienteren Designprozess mit weniger Ausschuss und geringeren Ausgaben.

Wirklich fortschrittliches Prototyping

Mit der additiven Fertigung können Sie einen Prototypen auf einem 3D-Drucker innerhalb von Stunden entwerfen und produzieren – nicht Wochen! Anstatt für die Fertigung zu konstruieren, können Sie jetzt für den Nutzen und den Gebrauch produzieren. Darüber hinaus können Teile speziell nach komplexen Kundenspezifikationen gefertigt werden; Dies ist ein Game-Changer für das Prototyping.

Additive Fertigung bedeutet, dass Sie jetzt schnell Modelle eines neuen Produkts herstellen und ein Teil produzieren können, um eine bestimmte Marktnische zu erfüllen, was zur Produktion von Produkten mit hoher Gewinnspanne führen könnte. Der übergreifende Fertigungsprozess wird durch die Einbeziehung der additiven Fertigung von Anfang bis Ende weiter rationalisiert.

Luft- und Raumfahrtanwendungen für die additive Fertigung

Angesichts der Vorteile der additiven Fertigung ist es sinnvoll, eine solche Technologie auf Anwendungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie anzuwenden. Zu diesen Trends gehören:

Raketenkörper bauen

Relativity Space ist ein amerikanisches Luft- und Raumfahrtunternehmen mit Hauptsitz in Los Angeles, Kalifornien, das sich auf die Entwicklung von Fertigungstechnologien, Trägerraketen und Raketentriebwerken für kommerzielle Orbitalstartdienste konzentriert. Ihre Stargate-Produktionsstätte beherbergt die weltweit größten 3D-Metalldrucker und verwendet gezielte Energieabscheidung und patentierte Legierungen, um die Körper ihrer Raketen herzustellen.

Der 3D-Druck ermöglicht es ihnen, schnell integrierte Komponenten zu entwerfen, die die Anzahl der Teile im Vergleich zu herkömmlichen Trägerraketen um das 100-fache reduzieren. Dies spart auch Gewicht und verbessert die Zuverlässigkeit, die beide für die Wirtschaftlichkeit des Starts in den Weltraum enorm wichtig sind.

Bauen von Raketentriebwerken

Rocket Lab ist ein öffentlicher amerikanischer Luft- und Raumfahrthersteller und Anbieter von Startdiensten für kleine Satelliten. Ihr Rutherford-Raketentriebwerk wurde erstmals Ende 2016 getestet und seitdem wurden über 200 dieser bahnbrechenden Modelle produziert.

Die Brennkammern dieses speziellen Motors, Einspritzdüsen, Pumpen und Haupttreibmittelventile werden alle mittels Elektronenstrahlschmelzen in 3D gedruckt. Das resultierende Triebwerk ist einfach, zuverlässig und leicht – nur 35 kg oder 77 lb – was sie ideal für kostengünstige Starts in den Weltraum macht. Und jenseits der Erdatmosphäre werden ihre neuen Curie- und HyperCuri-Triebwerke nach den gleichen Prinzipien gebaut.

Fortschrittliche Astronautenuniformen

Additive Fertigung wird nicht nur für die physische Rakete verwendet; Diese Technologie kann auch zur Herstellung fortschrittlicher, raffinierter Astronautenuniformen verwendet werden. Als SpaceX Menschen ins All schickte, wurden die Uniformen ihrer Crew teilweise mit additiver Fertigung hergestellt.

Obwohl das Unternehmen Details zu einem Großteil der zugrunde liegenden Technologie geheim hielt, stellte ein Sprecher fest, dass "der Helm mit 3D-Drucktechnologie kundenspezifisch hergestellt wird und integrierte Ventile, Mechanismen zum Zurückziehen und Verriegeln des Visiers sowie Mikrofone in der Helmstruktur enthält."

Militär- und Verteidigungszwecke für den 3D-Druck

Auch in der Verteidigungsindustrie werden mit der additiven Fertigung Fortschritte erzielt, darunter:

Jointless Hull-Projekt

Im April unterzeichnete die US-Armee einen Vertrag für ihr „Jointless Hull Project“, das das ehrgeizige Ziel verfolgt, einen 3D-Metalldrucker zu entwickeln, der so groß ist, dass er ein Militär-Lkw-Außenmaterial in einem riesigen Stück herstellen kann. Die Mission besteht darin, ein großformatiges Werkzeug zu entwickeln, das in der Lage ist, einzelne, fugenlose Kampffahrzeugrümpfe mit einer nahezu Nettogröße von 30 x 20 x 12 m zu produzieren.

Minenräumungsmissionen

​​Das US Marine Corps nutzte die additive Fertigung erfolgreich, um ihre Minenräumungsmission zu unterstützen, indem es eine Kopfkappe für einen Raketenmotor in 3D druckte, mit der eine M58 Mine Clearing Line Charge (MICLIC) gezündet wird.

Die MICLIC ist eine von einer Rakete projizierte Sprengladung, die einen Weg durch Minenfelder und andere Hindernisse auf dem Schlachtfeld freimacht. Die Verwendung der additiven Fertigung zur Herstellung der Kopfkappe ermöglichte es den Marines, die kostspieligen und zeitintensiven Nachteile traditioneller Fertigungstechniken zu überwinden und eine effizientere Methode zur Herstellung des Teils bereitzustellen. Die Kopfkappe wurde in Edelstahl 3D gedruckt, bevor sie auf dem Yuma Proving Ground in Arizona getestet wurde. Während des Testereignisses wurde die 3D-gedruckte Kopfkappe an einem Raketenmotor angebracht, mit dem erfolgreich eine Minenräumungslinienladung gezündet wurde.

Möchten Sie mehr über die Vorteile der additiven Fertigung erfahren?

Die additive Fertigung ist ein Game-Changer für Hersteller aller Größen. Es kann ihnen ermöglichen, Produkte schneller und kostengünstiger herzustellen – und das mit weniger Produktionsausschuss und besserer Präzision. Wenn man das Gesamtbild betrachtet, verändert AM auch das Leben der normalen Amerikaner, von medizinischen Durchbrüchen bis hin zu sichereren Transportmitteln und Straßen.

Beginnen Sie noch heute mit der additiven Fertigung, Ihr Geschäft auszubauen – und wenn Sie nicht wissen, wo Sie anfangen sollen, wenden Sie sich noch heute an unsere Experten! CMTC ist hier, um kleine und mittlere Hersteller zu Lösungen zu führen, die ihr Geschäft für nachhaltiges und wirkungsvolles Wachstum beeinflussen können.