Purdue University kooperiert mit Thermwood für fortschrittliches LSAM-Labor für Composite-Thermoplast-Additive Fertigung

Purdue Universitys Composites Manufacturing Simulation Center (CMSC, West Lafayette, Indiana, USA) und Thermwood Corp. (Dale, Indiana, USA) haben vereinbart, ein großskaliges Additive Fertigungs (LSAM) Labor einzurichten, um industriegeförderte Forschung im großskaligen Composite-Thermoplast-Additive Manufacturing (AM) durchzuführen.

Laborausstattung und Ziele

Die neue Einrichtung wird an Purdue's Indiana Manufacturing Institute im Purdue Research Park in West Lafayette, Indiana, eingerichtet und von Purdue CMSC-Personal besetzt und betrieben. Der offizielle Name lautet „Thermwood LSAM Research Laboratory at Purdue University.“

Das neue Labor wird mit einem LSAM 105 (ten-five) Großskalen-Additivdrucker und einem entsprechenden fünfachsigen LSAM Additiv-Trimmer sowie diversen Supportsystemen ausgestattet. Thermwood sagt, diese Installation ist in der Lage, komplexe Geometrien bis 5 x 10 x 4 ft (ca. 1,5 x 3 x 1,2 m) Höhe bei Druckraten bis 100 lbs/h (45 kg/h) zu drucken und zu trimmen. Die kommerzielle Maximaldrucktemperatur für LSAM-Drucker ist üblicherweise auf 450 °C begrenzt, dieses System wurde jedoch modifiziert, um Tests bei noch höheren Temperaturen für Experimente mit Innovationen in Materialien zu ermöglichen, die normalerweise nicht in AM verwendet werden.

„Nicht nur wird diese Anstrengung die Gesamtqualität des großskaligen Additiven Drucks verbessern, sondern sie sollte auch unser Wissen und Verständnis des grundlegenden Prozesses des Verschmelzens von Schichten zu einer homogenen Struktur erhöhen“, sagt Ken Susnjara, Gründer, Chairman und CEO von Thermwood.

Laut Dr. R. Byron Pipes, Executive Director von Purdues CMSC, der Forschungsorganisation, in der das LSAM-System installiert wird: „Extrusionsdepositions-Composite-Additive Manufacturing ist eine große Innovation, die zur Entwicklung maßgeschneiderter Produkte mit einzigartiger Performance und Just-in-Time-Verfügbarkeit beitragen wird.“

Purdue plant, mit der Industrie zu partnerschaften, um Dienstleistungen zur Verbesserung, Förderung und Erweiterung der Einführung großskaliger AM für diverse industrielle Anwendungen anzubieten. Auch eine Zusammenarbeit mit Polymerlieferanten zur Verfeinerung von Formulierungen und Ermittlung idealer Verarbeitungsparameter für hochwertige großskalig gedruckte Teile ist geplant.

Kollaborative Bemühungen dieser Art bringen diverse Organisationen zusammen, die sich jeweils auf unterschiedliche Aspekte dieser aufstrebenden Technologie spezialisieren, und produzieren oft Ergebnisse, die keiner der Teilnehmer allein erreichen könnte. Sowohl Purdue als auch Thermwood sind zuversichtlich, dass dies das Ergebnis ihrer kollaborativen Anstrengung sein wird.

Über Purdue CMSC

Das Composites Manufacturing and Simulation Center (CMSC) der College of Engineering und des Purdue Polytechnic ist eine 30.000 sq ft (ca. 2.800 m²) große Einrichtung im Indiana Manufacturing Institute Gebäude. CMSC besteht aus Fakultätsexperten für Composite-Fertigung, einem professionellen Team promovierter Ingenieure, Supportpersonal und Forschungsstudenten in Doktorats-, Master- und Bachelorstudiengängen der Schools of Aeronautics and Astronautics, Chemical Engineering und Materials Engineering sowie dem Department of Aviation Technology im Polytechnic.

Ein umfassender Satz an Laboren steht am IMI für die Untersuchung von Composite-Fertigungsprozessen, Charakterisierung von Composite-Materialien und Validierung von Simulationssoftware zur Entwicklung und Verifikation von Digital-Twin-Konzepten in Composite-Fertigung und -Performance zur Verfügung. Fokus-Spezialitäten umfassen Extrusionsdepositions-AM, Composite-Autoklavverarbeitung kontinuierlicher Fasersysteme, Pressen und Spritzgießen diskontinuierlicher Faser-Composites, Prepreg-Imprägnierung, Infusionsformen, Blechumformung, komplexe Formgebung und hybride kontinuierliche/diskontinuierliche Fasersysteme. Workflow-Simulationen werden entwickelt, um End-to-End-Digital-Twins dieser Fertigungsprozesse bereitzustellen. Entsprechend sind manufacturing-informed Performance-Vorhersagen ein direktes Ergebnis dieser Workflow-Analysen.

Im Oktober 2020 gründete Purdue in Zusammenarbeit mit Dassault Systèmes auch das 3DEXPERIENCE Education Center of Excellence in Advanced Composites.