Warum ist die 3D-Drucktechnologie DLS ideal für die Luft- und Raumfahrt?

Protolabs hat sich seit vielen Jahren einen Namen in der Fertigungsindustrie gemacht. Das Unternehmen beherrscht nicht nur traditionelle Produktionsverfahren wie den Spritzguss, sondern ist auch Experte für die additive Fertigung mit einer breiten Palette von Verfahren. Von Metall bis hin zu Polymeren unterstützt es Kunden in einer Vielzahl von Sektoren, einschließlich der Luft- und Raumfahrt, einem Schlüsselmarkt für 3D-Technologien. Während das Prototyping eine der Hauptanwendungen für letztere war, werden nun mehr und mehr Endverbrauchsteile in 3D gedruckt. Protolabs ist Experte für diese Art von Anwendungen, insbesondere mit dem Harz-Verfahren von Carbon, Digital Light Synthesis (DLS). Man könnte annehmen, dass die Harztechnologie nicht die beste Option für die Luft- und Raumfahrt ist, aber das Unternehmen beweist das Gegenteil. Um herauszufinden, warum, sprachen wir mit Dr. Philipp Amend, Director Operations PZB & Director Engineering 3DP.

3DN: Could you briefly introduce yourself and Protolabs?

Hallo, mein Name ist Philipp Amend und ich bin verantwortlich für die 3D-Druck-Produktion am Protolabs-Standort in Putzbrunn (PZB). Wir unterstützen unsere Kunden bei ihren Fertigungsprojekten und wählen gemeinsam mit ihnen die richtige Produktionsmethode aus, sei es 3D-Druck, CNC-Bearbeitung oder Spritzguss. So sind wir in der Lage, kunden- und produktorientiert die beste Lösung für jede Phase des Produktlebenszyklus anzubieten. Zu unseren Fertigungskapazitäten gehören auch Carbon-Lösungen, darunter ein großer Carbon-L1-3D-Drucker, mit dem wir eine große Anzahl kleiner und auch größerer Teile – bis zu 300 mm – drucken können.

Während die DLS-Technologie von Carbon häufig für Elastomerwerkstoffe eingesetzt wurde, sind wir nun in der Lage, starre Teile von klein bis groß für die Produktion zu drucken, was auf dem Markt einzigartig ist. Dies ist für die Luft- und Raumfahrtindustrie von besonderem Interesse.

3DN: Warum ist das DLS-Verfahren von Carbon für den Luft- und Raumfahrtmarkt geeignet?

Die Technologie von Carbon hat mehrere Vorteile für diesen Sektor. Sie bietet eine hohe Auflösung, Designflexibilität und die Möglichkeit, vollständig dichte Teile mit einer hervorragenden Oberflächenbeschaffenheit zu entwickeln.

Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt erfordern Hochleistungsharze. Und genau diese Materialien bietet Carbon an, geprüft und validiert für die Produktion mit allen erforderlichen Zertifizierungen und Dokumentationen. Im Vergleich zur Stereolithographie ist dies ein erheblicher Vorteil: Bei SLA gibt es für Produktionsanwendungen in regulierten Industrien fast keine solche Dokumentation. Darüber hinaus bieten die angebotenen Harze keine gute UV-Stabilität und Haltbarkeit.

3DN: Können Sie uns einige Anwendungsbeispiele nennen?

Wir haben zwei interessante Beispiele für Teile, die auf Carbon-Maschinen gedruckt wurden. Das erste ist eine Flow Distribution Unit, die für das Management von Flüssigkeiten und Luftströmen verwendet wird. Hier hat es die Technologie von Carbon ermöglicht, Schaltkreise zu entwerfen, um diese Flüssigkeiten effizient zu transportieren, sowie optimierte, leichte Kühlkanäle. Das resultierende Bauteil ist vollständig gas- und flüssigkeitsdicht, es ist für den Wasserstofffluss zugelassen und das Gewicht wurde reduziert. Das mit dem EPX 82-Harz von Carbon gedruckte Bauteil zeichnet sich durch hohe Festigkeit und Steifigkeit (Zugfestigkeit ca. 82 MPa) und hervorragende Hitzebeständigkeit (125°C bei 0,45 MPa) aus.

Das zweite Beispiel ist ein Batteriehalter, der Batteriekomponenten aufbewahrt und kühlt. Aufgrund der hohen Materialausbeute (75 %) fiel nur wenig Abfall an.

Generell sind wir in der Lage, Luftkanäle und Drohnen mit leichteren, leistungsfähigeren Teilen sowie Satellitenkomponenten zu entwerfen, die extrem hitzebeständig und langlebig sind. Wir können auch strukturelle Prototypen in 3D drucken, um neue Luft- und Raumfahrtdesigns schneller zu entwickeln.

3DN: Wie sehen Sie die Auswirkungen des DLS-Prozesses von Carbon auf die gesamte Fertigungsstrategie und Lieferkette der Luft- und Raumfahrtindustrie?

Ich sehe mehrere erhebliche Einflüsse des DLS-Verfahrens auf die Luft- und Raumfahrtindustrie:

• Das DLS-Verfahren ermöglicht ein schnelles Prototyping und eine Produktion auf Abruf, ohne dass Werkzeuge benötigt werden. Es eröffnet die Möglichkeit für mehrere Designiterationen, da sie leicht zu handhaben sind.
• Es verkürzt die Fertigungszeiten von mehreren Wochen oder Monaten auf nur wenige Tage. Die Hersteller gewinnen an Flexibilität und können ihre Produktion effizient anpassen.
• Die Technologie senkt die Kosten in mehrfacher Hinsicht: Abfallreduzierung, Möglichkeiten zur Gewichtsreduzierung durch Gitterstrukturen oder interne Kanäle und so weiter.
• Wir können mehrere Funktionen in ein einziges Teil integrieren. Durch die Möglichkeit, komplexe, konsolidierte Designs zu erstellen, wird der Bedarf an mehreren Komponenten reduziert, was die Montagekosten senkt und die Zuverlässigkeit erhöht.
• Nicht zuletzt ermöglicht die gleichbleibende Druckqualität sowohl die Produktion von Klein- als auch von Großserien.

3DN: Warum sollten Kunden Protolabs für die Entwicklung von Teilen für die Luft- und Raumfahrtindustrie wählen?

Einer der wichtigsten Faktoren für den Erfolg eines Projekts ist die proaktive Zusammenarbeit mit unseren Kunden. Wir müssen alle Anforderungen erfassen, die Erwartungen steuern und die bestmögliche Lösung für den Kunden finden.

Wir haben ein spezielles Customer Production Success (CPS)-Team, das unsere Kunden während des gesamten Produktlebenszyklus unterstützt und die bestmögliche Lösung findet. Bei Protolabs optimieren wir speziell Designs für das DLS-Verfahren in Bezug auf Leistung, Kosten und Herstellbarkeit.

3DN: Haben Sie noch ein paar abschließende Worte für unsere Leserschaft?

Wir arbeiten eng mit Carbon zusammen. Diese Zusammenarbeit ist wichtig, damit wir bei der Entwicklung von Materialien und Prozessen an vorderster Front stehen. Unser Know-how im 3D-Druck ermöglicht es uns, die Grenzen vom Prototyping bis zur Produktion zu verschieben. Kontaktieren Sie uns gerne, um mehr zu erfahren!

Was halten Sie vom Einsatz von DLS in der Luft- und Raumfahrt? Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf Facebook oder LinkedIN mit. Wenn Sie mehr zum 3D-Druck in der Luft- und Raumfahrt lesen möchten, schauen Sie auf unserer Landing Page vorbei. Möchten Sie außerdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter.

*Credits photo: Carbon