Pre proces SLM BionicAircraft Fei Teng, LZN Laser Zentrum Nord GmbH Melanie Gralow, ilas - PDF

Vývoj Poradenstvo Vzdelávací výskum Nové vysoko pevné hliníkové zliatiny a bionický dizajn pre proces SLM BionicAircraft Fei Teng, LZN Laser Zentrum Nord GmbH Melanie Gralow, ilas sympózium „Efektívna výroba funkčných komponentov z technologických kovov Pforzheim“

Agenda LZN a ilas Projekt „Hliníkové zliatiny lietadla Bionic pre proces SLM Prečo technológia AM? Prehľad technológie AM Selektívne laserové tavenie (SLM) Optimalizácia efektívnosti zdrojov v procese SLM Al zliatiny v Bionic Aircraft Exkurzia k Bionics (v aditívnej výrobe) Definícia pojmov Oblasti použitia Postup Bionic v Bionic Air Demonštranti v Bionic Aircraft 2

Laser Zentrum Nord GmbH, Bionic Production AG, Institute of Laser and System Technologies (ilas) Hamburg, Nemecko 3

LZN a jej partneri boli ocenení za svoje úspechy v oblasti aditívnej výroby. Finalista na Cene za inovácie nemeckej ekonomiky 2014, German Future Prize 2015, pomenovaný v kruhu najlepších Zdroj: AIRBUS Prvý aditívne vyrobený kovový komponent v civilnom letectve Materialica Design + Technology Award 2016 3-D- Tlač v konštrukcii civilných lietadiel V Hamburgu roku 2016 sa začala revolúcia vo výrobe (kat.: Ekonomika) Vesmírna revolúcia novej generácie v oblasti 3D tlače na komponenty vyrobené z kovu 4

Light Experts Your Light Solution from a single source Personálna kapacita rozšírená naprieč oddeleniami Nové stroje SLM a SLS dodané Stratégia Výskum Výcvik Vývoj Pokročilé školenie Výroba Light Alliance Network 5 3 nových členov

Stručný prehľad projektu BionicAircraft Projekt Bionic Aircraft: Zvyšovanie efektívnosti zdrojov letectva implementáciou technológie ALM a bionického dizajnu vo všetkých fázach životného cyklu lietadla Identifikátor výzvy: H2020-MG-1.2-2015 Grantová dohoda č.: 690689 Konsorcium 10 medzinárodných partnerov 1 univerzita 2 výskumné centrá 5 priemyselní partneri 1 MSP 1 organizácia normalizácie Rozpočet a trvanie Celkový rozpočet 7,96 milióna 1. 9. - 31. 8. 19 6

Štruktúra projektu BionicAircraft Štruktúra projektu 7

Prečo technológia AM? Zníženie nákladov Konvenčný dizajn Integrovaný AM dizajn Zníženie počtu jednotlivých dielov zo 14 na 1 Zníženie výrobných krokov z 18 na 5 Zníženie výrobných nákladov o 50% 9

Prečo technológia AM? Ľahká konštrukcia Konvenčný dizajn Dizajn AM s optimalizovanou topológiou Zníženie hmotnosti: 35% Zníženie nákladov: 20% Vyšetrovanie bolo financované z rozpočtových prostriedkov Federálneho ministerstva hospodárstva a technológií (BMWi), FKZ 20W1305G. 10

Prehľad Technológie AM kovové plasty Selektívne laserové tavenie (SLM) Tavenie elektrónovým lúčom (EBM) Selektívne laserové spekanie (SLS) 3D tlač Stereolitografia (SL) Poly Jet Modeling (prášok) Systémy posuvu drôtu Posuv drôtu Laserové tavenie pomocou taveného depozičného modelovania (FDM) Technológie tavenia lúča elektrónovým lúčom Technológie aditívnej výroby Tryskové systémy Kovové nanášanie kvapiek kvapiek 3D tlač kovov (DirectMetal) Laserové nanášanie kovov Hybridné systémy Laminovacie technológie Viacvrstvové modelovanie Riadené vytváranie kovov DMG Mori Sauer Lasertec Lumex Layer Laminovaná výroba Rýchla diferenciácia rôznych technológií: Materiál/Forma východiskového materiálu, zdroj energie, atmosféra, vstup materiálu 11

Selektívne laserové tavenie (SLM) Materiály v technológii SLM Nerezová oceľ, nástrojová oceľ Ti zliatiny (TiAl6Nb7, TiAl6V4) Naneste prášok Krájanie 3D CAD Inconel a zliatiny kobaltu a chrómu Zliatiny hliníka Expozícia Zdroj: Leistner Lowering Vybalenie komponentu 12

Optimalizácia efektívnosti zdrojov v procese SLM Vývoj procesu Optimalizácia efektívnosti zdrojov v aditívnej výrobe Nové materiály Bionický dizajn + optimalizácia topológie 13

Al zliatiny v lietadle Bionic Vysoko pevná zliatina Al-Li v ALM Napätie v ťahu> 550 MPa Predĺženie pri pretrhnutí> 7% Koncepty materiálu Komerčná zliatina Al-Cu-Li Zliatina Al-Cu-Li adaptovaná na Cu Zliatina Al-Mg-Li Al-Si-Sc Tienenie/hodnotenie materiálov Spracovateľnosť Vlastnosti prášku Náchylnosť na trhliny za tepla/na napätie Tlak na póry Reprodukovateľnosť Mechanické vlastnosti Je zvolený koncept materiálu Optimalizácia produktivity tvarovaním lúča Tepelné spracovanie 4x sada parametrov 3x optimálna sada parametrov Bez mikroštruktúry WB 14 mechanické vlastnosti mikroštruktúra mechanické vlastnosti

MaterialConcept: AlSiSc Prvé spracovanie Al-Si-Sc v projekte BionicAircraft Prášková charakterizácia Proces SLM a vyhodnotenie mechanických parametrov EOS GmbH 10x10x10mm 3 ρ = 99,96% kocka so zrezanou pyramídou 15

Optimalizácia efektívnosti zdrojov v procese SLM Vývoj procesov Optimalizácia efektívnosti zdrojov v aditívnej výrobe Nové materiály Bionický dizajn + optimalizácia topológie 16

Vysvetlenie pojmov Tvorba slov z biológie a technológie Abstrakcia prírodných princípov Myšlienka prenosu biologických princípov do technológie je ústredným prvkom biomimetiky. VDI 6220-1 Biologický model Princíp Technické použitie 18.

Oblasti použitia Lotus-Effect Samočistiace povrchy Krídla Zníženie odporu vzduchu Zdroj: http://blogs.bu.edu/biolocomotion/ Zdroj: http://camsoftware.files.wordpress.com Zdroj: schubiz.marburg-biedenkopf.de Zdroj: www. hk-phy.org/atomic_world/ Fin Ray Effect Flexibilná manipulácia Gecko páska Suchá adhézia Zdroj: https://www.welt.de//EOS http://www.spektrum.de Bionics zahŕňa širokú škálu možných aplikácií Štruktúry povrchov materiálového procesu Zdroj: biokon.de 19

Bionika - postup Zdroj: www.fotos.sc Definícia problému Analógové vyhľadávanie Porozumenie princípu Technická implementácia 20.

Bionika v oblasti materiálov Obrovský rozsah materiálových vlastností Hierarchia www.images.nature.com Gradienty www.asknature.org Kompozity www.spiegel.de Iba niekoľko základných komponentov (Vincent 2009) Recyklovateľné 21

Bionic v lietadle Bionic Bionic Feature Catalog (integrovaná sada nástrojov CATIA) Preddefinované, parametrizované bionické prvky Použiteľné na existujúci model CAD jediným kliknutím myši Automatizácia procesu návrhu Dizajnový priestor 22

Demonštrátory pre overenie v Bionic Aircraft Demonštrátor 1: A330NEO Jack Actuator Bracket Bionický dizajn, koncepcia zabezpečenia kvality, opravy a recyklácia Demonstrator 2: A340 Hydraulic Block Quality Quality, koncepcie opráv a recyklácie Demonštrátor 3: A350XWB montáž T-montážou Bionic design 23

Boli definované súhrnné a výhľadové špecifikácie a boli vybrané tri demonštranty na validáciu. Bol vytvorený pracovný tok pre Bionic Design Toolset a Bionic Design Catalogue. Bola vyrobená a vyhodnotená prvá vysoko pevná Al zliatina. - Zliatiny na báze Si SLM - testovací stojan Prvé vzorky Bionic Aircraft 24