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Additive Manufacturing: wie man die neuen Materialien herstellt

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Die in Grottaglie, Italien, ansässige Abteilung für Flugzeugstrukturen von Leonardo hat vor kurzem die 3D-Drucktechnologie Roboze FFF (Fused Filament Fabrication) im Rahmen ihres Herstellungsprozesses von Luft- und Raumfahrt-Verbundwerkstoffen getestet.

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Der Test zielte darauf ab, traditionelle Metallformen durch Elemente auf Polymerbasis zu ersetzen, wie z.B. Kohlenstoff PA und Kohlenstoff PEEK, geschnittenes kohlenstofffasergefülltes Nylon 6 bzw. PEEK, um Kosten und Zeit zu reduzieren mit dem Vorteil, die Designflexibilität zu erhöhen.

"Techno-Polymere wie Polyetheretherketon (PEEK), kombiniert mit einem hohen Anteil an geschnittenen Kohlenstofffasern, eröffnen einige interessante Entwicklungshorizonte", sagte Stefano Corvaglia, Manager für geistiges Eigentum und Leiter der F&E der Abteilung für Flugzeugstrukturen. "Tests mit diesen Materialien sind von besonderem wissenschaftlichen und technologischen Interesse, da sie den hergestellten Gegenständen einige strukturelle und chemisch-physikalische Eigenschaften von extremer technologischer Bedeutung verleihen, zum Beispiel thermische und chemische Beständigkeit".

Er fügte hinzu: "Darüber hinaus können wir dank einer Technologie, die es uns ermöglicht, bisher unerreichte Präzisionsniveaus in der Fertigung zu erreichen, unsere Kapazität und Geschwindigkeit bei der Entwicklung von Prototypen verbessern

Die im Test verwendete Roboze-Lösung ist der ARGO 500, ein industrieller 3D-Drucker, der Unternehmen bei der digitalen Transformation ihrer Produktionsprozesse unterstützen soll. Roboze hat seinen EMEA-Hauptsitz in Italien und den US-Hauptsitz in Texas. Insbesondere sind die 3D-Drucker von Roboze mit einer patentierten riemenlosen Bewegung, dem Beltless System, ausgestattet, das eine Präzision bis zu 0,01 mm und eine Prozesswiederholbarkeit mit den leistungsfähigsten Polymeren und Verbundwerkstoffen des gesamten Sektors garantiert.

Durch die Optimierung der Druckparameter des Roboze ARGO 500 in der Testphase gelang es Leonardo, jegliche Oberflächenporosität und -rauhigkeit zu entfernen, die für die additive Fertigung mit Schmelzdraht typisch sind. Dieser Schritt war auch für die Aufrechterhaltung des Vakuums während des Aushärtungsprozesses unerlässlich.

Ein wichtiger Aspekt bei der Verwendung der Additivtechnologie von Technopolymeren ist die Möglichkeit, sie für Hochtemperaturanwendungen einzusetzen. Das hohe Maß an thermischer Stabilität, das durch das Polymer und die Kohlenstofffaser gegeben ist, verursacht keine signifikanten Verformungen in den Formen. Ihre Haltbarkeit bei der Wiederholung von thermischen Zyklen wird derzeit untersucht.

"Thermoplastische Techno-Polymere sind Polymere, die aus nicht miteinander verbundenen Ketten bestehen, die linear oder wenig verzweigt sind; durch Erhöhung der Temperatur sind wir in der Lage, sie in einen zähflüssigen Zustand zu bringen und sie somit zu formen und im Falle der Additivtechnologie in Schichten herzustellen", schloss Corvaglia.

Die Produktionsflexibilität der Roboze-Lösungen und die Möglichkeit, mit Technopolymeren zu produzieren, die in der Lage sind, den Drücken und Temperaturen der Vulkanisationszyklen der Verbundwerkstoffe (Vernetzungsprozess der Polymerketten in der Verbundwerkstoffmatrix - CFK) zu widerstehen, stellt einen Wendepunkt für die Luft- und Raumfahrtindustrie dar, da sie im Vergleich zu traditionellen Techniken geringere Entwicklungskosten und -zeiten bietet.

Das Projekt unter der Leitung von Nicola Gallo, leitender F&E-Ingenieur in der Abteilung für Flugzeugstrukturen von Leonardo, und in Zusammenarbeit mit Roboze erhielt bereits eine erste Anerkennung während der A&T 2020-Messe in Turin im vergangenen Februar und wurde mit dem Innovation 4.0 Award in der Kategorie Forschung und Universität ausgezeichnet.

www.roboze.com

www.leonardocompany.com