Az SLM folyamathoz BionicAircraft Fei Teng, LZN Laser Zentrum Nord GmbH, Melanie Gralow, ilas - PDF

Fejlesztési tanácsadás Oktatási kutatás Új nagy szilárdságú alumíniumötvözetek és bionos kialakítás az SLM folyamathoz BionicAircraft Fei Teng, LZN Laser Zentrum Nord GmbH Melanie Gralow, ilas szimpózium "Funkcionális alkatrészek erőforrás-hatékony előállítása technológiai fémekből Pforzheim

Agenda LZN és ilas A „Bionikus légi járművek alumíniumötvözetei az SLM folyamathoz” Miért az AM technológia? Az AM technológia áttekintése Szelektív lézeres olvasztás (SLM) Erőforrás-hatékonyság optimalizálás az SLM folyamatban Al ötvözetek a bionikus repülőgépekben Bionikába való kirándulás (az additív gyártásban) Fogalommeghatározások Alkalmazási területek Eljárás Bionikus a bionikus repülőgépek demonstrátoraiban a bionikus repülőgépekben 2

Laser Zentrum Nord GmbH, Bionic Production AG, Lézer- és Rendszertechnológiai Intézet (ilas) Hamburg, Németország 3

Az LZN-t és partnereit kitüntetésben részesítették az adalékanyagok gyártása terén elért eredményeikért A döntő döntője a 2014. évi német gazdaság innovációs díjának, a 2015. évi német jövő jövőjének díja, amelyet a legjobbak körében neveztek meg Forrás: AIRBUS A polgári repülés első kiegészítő gyártású fém alkatrésze Materialica Design + Technology Award 2016 3-D- Nyomtatás polgári repülőgépgyártásban gyártási forradalom veszi kezdetét a 2016. évi Hamburgban (Kat.: Gazdaság) A következő generációs űrtartalom A háromdimenziós nyomtatás forradalma a fém alkatrészek számára 4

A Light Experts a Light Solution-t egyetlen forrásból A személyzet kapacitása az osztályok között bővült Az új SLM és SLS gépek stratégiai kutatást nyújtottak Tréningfejlesztés Képzési Gyártás Light Alliance Network

BionicAircraft projekt egy pillanat alatt Bionic Aircraft Project: A repülés erőforrás-hatékonyságának növelése az ALM technológia és a bionikus tervezés megvalósításával a repülőgép életciklusának minden szakaszában Hívásazonosító: H2020-MG-1.2-2015 Támogatási szerződés száma: 690689 Konzorcium 10 nemzetközi partner 1 egyetem 2 kutatóközpont 5 ipari partner 1 kkv 1 normalizáció szervezete Költségvetés és időtartam Összköltségvetés 7,96 millió 2016.01.19 - 19.08.31

A BionicAircraft projekt felépítése A projekt felépítése 7

Agenda LZN és ilas A „Bionikus légi járművek alumíniumötvözetei az SLM folyamathoz Miért az AM technológia? Az AM technológia áttekintése Szelektív lézeres olvasztás (SLM) Erőforrás-hatékonyság optimalizálás az SLM folyamatban Al ötvözetek a bionikus repülőgépeknél Bionikai kirándulás (adalékanyaggyártásban) Fogalommeghatározások Alkalmazási területek Eljárás Bionikus a bionikus repülőgépek demonstrátoraiban a bionikus repülőgépekben 8

Miért AM technológia? Költségcsökkentés Hagyományos tervezés Integrált AM-tervezés Az egyes alkatrészek számának csökkentése 14-ről 1-re A gyártási lépések csökkentése 18-ról 5-re A gyártási költségek 50% -os csökkentése 9

Miért AM technológia? Könnyű konstrukció Hagyományos kialakítás Topológiailag optimalizált AM kialakítás Súlycsökkentés: 35% Költségcsökkentés: 20% A vizsgálatokat a Szövetségi Gazdasági és Technológiai Minisztérium (BMWi) költségvetése finanszírozta, az FKZ 20W1305G. 10.

Áttekintés Az AM technológiák fém műanyagok Szelektív lézeres olvasztás (SLM) Elektronnyaláb-olvasztás (EBM) Szelektív lézeres szinterelés (SLS) 3D nyomtatási sztereolitográfia (SL) Poly Jet modellezés (por) Ágy rendszerek Huzaltovábbítás Lézersugár olvasztás Fuzionos lerakódás modellezés (FDM) huzal Betápláló elektronnyaláb-olvasztó burkoló technológiák Adalékanyag-gyártási technológiák Fúvókás rendszerek Fém mikrocseppek lerakása 3D fémnyomtatás (DirectMetal) Lézeres fém lerakódás Hibrid rendszerek Lamináló technológiák Multi Jet modellezés Vezérelt fém felépítés DMG Mori Sauer Lasertec Lumex réteg Laminált gyártás Különböző technológiák gyors differenciálása: Anyag/A kiindulási anyag formája, energiaforrás, légkör, anyagbevitel 11

Szelektív lézeres olvasztási (SLM) anyagok az SLM technológiában Rozsdamentes acél, szerszámacél ötvözetek (TiAl6Nb7, TiAl6V4) Porszeletelés 3D CAD Inconel és kobalt-króm ötvözetek Alumíniumötvözetek Expozíció Forrás: Leistner süllyesztőkomponens kibontása 12

Erőforrás-hatékonyság optimalizálása az SLM folyamatban Folyamatfejlesztés Erőforrás-hatékonyság optimalizálás az adalékanyagok gyártásában Új anyagok Bionikus tervezés + topológia optimalizálás 13

Al ötvözetek Bionic Repülőgépekben Nagy szilárdságú Al-Li ötvözet ALM-ben Szakítófeszültség> 550 MPa Szünetnyúlás> 7% Anyagkoncepciók Kereskedelmi Al-Cu-Li ötvözet Cu-adaptált Al-Cu-Li ötvözet Al-Mg-Li ötvözet Al-Si-Sc ötvözet Anyagszűrés/kiértékelés Feldolgozhatóság Por tulajdonságai Hajlam a forró/stressz repedésekre A pórusokra való hajlam Reprodukálhatóság Mechanikai tulajdonságok Anyagkoncepciót választunk Termelékenység optimalizálása nyaláb alakítással Hőkezelés 4x paraméterkészlet 3x optimális paraméterkészlet WB 14 mikrostruktúra mechanikai tulajdonságok mikrostruktúra mechanikai tulajdonságok

MaterialConcept: AlSiSc Az Al-Si-Sc első feldolgozása a BionicAircraft projektben Por jellemzés SLM folyamat és mechanikai paraméterek értékelése EOS GmbH 10x10x10mm 3 ρ = 99,96% kocka csonka piramisval 15

A kifejezések magyarázata A szóalkotás a biológiából és a technológiából A természeti elvek absztrakciója A biomimetika központi eleme a biológiai elvek technológiára való átültetésének gondolata. VDI 6220-1 Biológiai modell Alapelv Műszaki alkalmazás 18

Alkalmazási területek Lotus-Effect öntisztító felületek Winglets A légellenállás csökkentése Forrás: http://blogs.bu.edu/biolocomotion/ Forrás: http://camsoftware.files.wordpress.com Forrás: schubiz.marburg-biedenkopf.de Forrás: www. hk-phy.org/atomic_world/ Fin Ray Effect Flexible Handling Gecko Tape Dry Adhesion Forrás: https://www.welt.de//EOS http://www.spektrum.de A Bionics a lehetséges alkalmazások széles skáláját öleli fel Anyagfolyamat-szerkezet felületek Forrás: biokon.de 19

Bionika - Eljárás Forrás: www.fotos.sc Probléma meghatározása Analógia keresés Elv megértése Műszaki megvalósítás 20

Bionika az anyagok terén Az anyagtulajdonságok hatalmas skálája Hierarchia www.images.nature.com Gradiensek www.asknature.org Composites www.spiegel.de Csak néhány alapvető építőelem (Vincent 2009) Újrahasznosítható 21

Bionikus a bionikus repülőgépekben Bionikus funkciók katalógusa (CATIA integrált eszközkészlet) Előre definiált, paraméterezett bionikus funkciók Egér kattintással alkalmazhatók egy meglévő CAD modellre A tervezési folyamat automatizálása Tervezési tér 22

Bionikus légi járművek validálásának demonstrálói 1. demonstráció: A330NEO Jack működtető konzol bionikus kialakítás, minőségbiztosítás, javítási és újrafeldolgozási koncepciók 2. demonstrátor: A340 hidraulikus blokk minőségbiztosítási, javítási és újrafeldolgozási koncepciók 3. demonstrátor: A350XWB T-Mount Bionic design 23

Összefoglalás és kitekintés Meghatároztuk a specifikációkat, és három demonstrátort választottunk ki az érvényesítéshez. Létrehozták a Bionic Design Toolset és a Bionic Design Catalog munkafolyamatát. Első nagy szilárdságú Al ötvözetet építettek és értékeltek. Az SLM tesztállványt konfigurálták és működött -Si alapú ötvözetek SLM- tesztállvány Első minták Bionic Aircraft 24