{"id":55459,"date":"2024-04-22T00:01:48","date_gmt":"2024-04-21T22:01:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/?p=55459"},"modified":"2024-04-19T16:53:45","modified_gmt":"2024-04-19T14:53:45","slug":"3d-druck-von-verbundwerkstoffen-luft-und-raumfahrt-und-robotik-220420241","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/3d-druck-von-verbundwerkstoffen-luft-und-raumfahrt-und-robotik-220420241\/","title":{"rendered":"3D-Druck von Verbundwerkstoffen erschlie\u00dft Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und Robotik in China"},"content":{"rendered":"

Obwohl der 3D-Druck mit Polymeren und Metallen in den letzten Jahren stark in den Vordergrund ger\u00fcckt ist, gibt es eine Materialfamilie, die im Bereich der additiven Fertigung<\/a> ein immenses Wachstum verzeichnet: Verbundwerkstoffe<\/a>. Verbundwerkstoffe f\u00fcr den FFF-3D-Druck<\/a> sind so stabil wie Metall und so leicht wie viele Polymere und bestehen h\u00e4ufig aus einer Polymermatrix und F\u00fcllstoffen wie Glas- oder Kohlenstofffasern. Sie sind inzwischen so weit verbreitet, dass der weltweite Markt f\u00fcr den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen bis 2030 voraussichtlich 490,47 Millionen US-Dollar erreichen wird, nachdem er 2023 bereits einen Wert von 198,31 Millionen US-Dollar erreicht hat. Die Bedeutung von Verbundwerkstoffen f\u00fcr den 3D-Druck wurde nun auch vom Institute of Industrial New Materials in Dezhou, China, erkannt.<\/p>\n

Das im Januar 2021 gegr\u00fcndete Institut widmet sich der Erforschung, Entwicklung und Vermarktung von Verbundwerkstoffen f\u00fcr Anwendungen in Bereichen wie Schifffahrt, 5G-Kommunikation, fortschrittliche Fertigungsverfahren und High-End-Ger\u00e4te. Als provinzielle „F&E-Einrichtung neuen Stils“ in China hat es auch den Vorteil der Hinwendung zum 3D-Druck erkannt. In Zusammenarbeit mit INTAMSYS<\/a> f\u00fchrt das Institut zwei Initiativen zur Anwendung des 3D-Drucks bei der Entwicklung von Produktteilen aus Verbundwerkstoffen an.<\/p>\n

Traditionelle Fertigung von Formteilen durch 3D-Druck ersetzt<\/h3>\n

Es ist nicht neu, dass der 3D-Druck als Ersatz oder sogar als Erg\u00e4nzung zu vielen traditionellen Produktionsverfahren angepriesen wird. Der Grund daf\u00fcr ist, dass sich mit dem 3D-Druck komplexe Geometrien leichter realisieren lassen. Au\u00dferdem kann das Design noch weiter optimiert werden, um Kosten und Durchlaufzeiten zu reduzieren.<\/p>

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In einem Fall wurde das Institut mit der Entwicklung von Ansaugrohren f\u00fcr ein bestimmtes Flugzeugtriebwerk beauftragt. Ansaugkr\u00fcmmer sind kritische Komponenten innerhalb von Triebwerkssystemen, die sich direkt auf die Gesamtleistung des Motors auswirken, da sie den Zylindern Frischluft zuf\u00fchren und so das richtige Gemisch aus Luft und Kraftstoff gew\u00e4hrleisten, das in einem Motor verbrannt wird. Die Entwicklung kann sich jedoch aufgrund ihres komplexen Designs sowie der Schwierigkeiten bei der Herstellung von Formen, der hohen Kosten und des zeitaufw\u00e4ndigen Vibrationsschwei\u00dfverfahrens schwierig gestalten. An dieser Stelle kam der 3D-Druck ins Spiel.<\/p>\n

Das Institut beschloss, diese Ansaugrohre im FFF-3D-Druckverfahren herzustellen. Genauer gesagt nutzte man den 3D-Drucker 610HT und PEEK-CF von INTAMSYS. Diese wurden aufgrund der Materialleistung, der Ausr\u00fcstungsm\u00f6glichkeiten und der Serviceunterst\u00fctzung ausgew\u00e4hlt.<\/p>\n

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Der fertige (linke) Konstruktionskr\u00fcmmer und die Konstruktion des Teils einschlie\u00dflich des Innenraums (rechts)<\/p><\/div>\n

Wir haben Ihnen bereits \u00fcber den FUNMAT PRO 610HT<\/a> berichtet. Der gro\u00dfformatige 3D-Drucker mit zwei D\u00fcsen<\/a> wurde f\u00fcr den Druck von Hochtemperatur-Thermoplasten<\/a> wie PEEK<\/a>, ULTEM und PPSU entwickelt und kann eine breite Palette von Materialien verarbeiten, darunter auch kundenspezifische Polymere. M\u00f6glich wird dies durch D\u00fcsen, die eine Temperatur von bis zu 500 \u00b0C erreichen k\u00f6nnen, und eine Kammer, die auf 300 \u00b0C erhitzt werden kann. Dies erm\u00f6glicht den Druck von Hochleistungsmaterialien ohne Verformung.<\/p>\n

Dar\u00fcber hinaus optimierten die Experten des Instituts und von INTAMSYS mithilfe von DfAM<\/a> das Design und den Druckprozess f\u00fcr die Herstellung des 218,4 \u00d7 216,4 \u00d7 95,4 mm gro\u00dfen Teils. Dies f\u00fchrte zu einer Gewichtsreduzierung von 30 %, wobei die Dicke der d\u00fcnnsten Wand nur 1,7 mm betr\u00e4gt. Die Abmessungen des Teils konnten f\u00fcr eine pr\u00e4zise Passform gesteuert werden, und Tests ergaben eine mechanische Festigkeit von 100 mPA, die herk\u00f6mmliche spritzgegossene PA66-GF-Produkte um mehr als 30 % \u00fcbertrifft, w\u00e4hrend sie gleichzeitig Langzeittemperaturen von 114 \u00b0C standh\u00e4lt.<\/p>\n

In Anbetracht der Tatsache, dass mit herk\u00f6mmlichen Spritzgussverfahren hergestellte Teile (einschlie\u00dflich Werkzeugbau) etwa 27.803 US-Dollar gekostet h\u00e4tten, bei einer Vorlaufzeit von 45 Tagen, wurde der Wert des 3D-Drucks sofort deutlich. Das Institut war in der Lage, die Ansaugkr\u00fcmmer als ein einziges integriertes Teil herzustellen, wodurch die Kosten auf ein Zehntel der Kosten f\u00fcr herk\u00f6mmliche Verfahren gesenkt und die Produktionsvorlaufzeit auf nur 4-7 Tage verk\u00fcrzt werden konnte.<\/p>\n

Hybride Fertigung mit 3D-Druck von Verbundwerkstoffen<\/h3>\n

Nat\u00fcrlich ist der 3D-Druck von Verbundwerkstoffen nicht nur als Ersatz f\u00fcr traditionelle Verfahren geeignet. Er kann auch in bestehende Prozesse integriert werden. Dies hat das Institut in Zusammenarbeit mit einer chinesischen Universit\u00e4t getan, um einen Roboter-Manipulatorarm aus Verbundwerkstoffen zu entwickeln.<\/p>\n

Zur Herstellung des Manipulatorarms wurden beispielsweise der FUNMAT PRO 610HT und PEEK-CF f\u00fcr die interne St\u00fctzstruktur verwendet. Das resultierende Bauteil war nicht nur gro\u00df, sondern wies auch gekr\u00fcmmte Oberfl\u00e4chen, ein hohes Verh\u00e4ltnis von Steifigkeit zu Gewicht und eine au\u00dfergew\u00f6hnliche spezifische Festigkeit auf. Dies zeigt die F\u00e4higkeit des 3D-Drucks von Verbundwerkstoffen zur Herstellung komplexer, leistungsstarker Teile.<\/p>\n

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Der FUNMAT PRO 610HT wurde sowohl f\u00fcr die Ansaugrohre als auch f\u00fcr das Roboterarmteil verwendet.<\/p><\/div>\n

Die Universit\u00e4t verwendete dann eine vorimpr\u00e4gnierte Schichtmethode, um die 3D-gedruckte Struktur mit Kohlenstofffasern zu umh\u00fcllen. Dies erm\u00f6glichte die kosteng\u00fcnstige und schnelle Herstellung eines leichten, robusten Manipulatorarms aus Verbundwerkstoff durch 3D-Druck. Und das Beste daran? Es war m\u00f6glich, den kostspieligen Formenbau zu umgehen und dennoch eine strukturelle Festigkeit zu erreichen, die mit der von Aluminiumlegierungen vergleichbar ist. Dar\u00fcber hinaus konnte der 3D-Druck von Verbundwerkstoffen auch mit anderen traditionellen Techniken wie dem traditionellen Aufwickeln von Filamenten, dem automatisierten Layup und dem Formpressen kombiniert werden.<\/p>\n

In jedem Fall hat das Institut f\u00fcr Neue Industrielle Werkstoffe die Vorteile aufgezeigt, die sich aus dem Ersatz und der Erg\u00e4nzung herk\u00f6mmlicher Verfahren durch den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen ergeben. N\u00e4mlich durch die Steigerung der Effizienz und die Senkung der Kosten bei der Herstellung von Verbundwerkstoffteilen.<\/p>\n

Was halten Sie vom Institut f\u00fcr Neue Industrielle Werkstoffe und den 3D-Druck von Verbundwerkstoffen? <\/span>Lassen Sie uns dazu einen Kommentar da, oder teilen Sie es uns auf<\/span>\u00a0Facebook<\/span><\/a>\u202foder\u202f<\/span>LinkedIN\u00a0<\/span><\/a>mit. M\u00f6chten Sie au\u00dferdem eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der Additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach erhalten? Dann registrieren Sie sich jetzt f\u00fcr unseren\u202f<\/span>w\u00f6chentlichen Newsletter<\/span><\/a>.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

*Titelbildnachweis: Das Bauteil des Roboterarms, gedruckt im 3D-Verbunddruckverfahren (Bild: INTAMSYS)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Obwohl der 3D-Druck mit Polymeren und Metallen in den letzten Jahren stark in den Vordergrund ger\u00fcckt ist, gibt es eine Materialfamilie, die im Bereich der additiven Fertigung ein immenses Wachstum verzeichnet: Verbundwerkstoffe. Verbundwerkstoffe f\u00fcr den FFF-3D-Druck sind so stabil wie…<\/p>\n","protected":false},"author":6102,"featured_media":55462,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"content-type":"","footnotes":""},"categories":[49,153],"tags":[],"class_list":["post-55459","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-aktuelles","category-luft-und-raumfahrt"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55459","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/6102"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=55459"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55459\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":55465,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55459\/revisions\/55465"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/55462"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=55459"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=55459"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.3dnatives.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=55459"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}