WAS TUN, WENN DAS PULVERBETT ZU KLEIN WIRD?

Transkript

1 THINK BIG & ADDITIVE WAS TUN, WENN DAS PULVERBETT ZU KLEIN WIRD? page 1 Michael Kitzmantel, Lilla Vály, David Grech, Erich Neubauer addmanu.at 1. ERFA Runde 16. Oktober 2015, Leoben RHP-Technology GmbH Forschungszentrum, CA, A-2444 Seibersdorf, Austria

2 Inhaltsüberblick Einleitung Motivation, Pulverbett vs. Freiform-Auftragsverfahren Additive Fertigung Technologien für große Bauteile Beispiele konventionelle Fertigung vs. Additive Fertigung 4M Pulversprüh-Auftragsverfahren Crazy projects page 2

3 ABOUT RHP RHP-Technology is CAMPUS Seibersdorf RHP-Technology activities started in 1996 RHP-Technology founded 2010 privately owned 18 employees (8 scientists) annual turnover 2 mio. page 3

4 POWDER TECHNOLOGY IN SEIBERSDORF think- addi)ve.com Blown powder, wire feed & STL TODAY: New Materials by Powder Technology Sputtering Targets Advanced Heatsinks High Stiffness Materials Processdevelopment Powder injection moulding Rapid Hot Pressing Additive Manufacturing page 4

5 Short Introduction to RHP Advanced Materials für funktionelle Anwendungen Sputtering Targets nach kundenspezifischen Anforderungen Research Solutions durch Sintern, Heißpressen, Additive Verfahren, Pulverspritzguss page 5

6 GENERATIVE FERTIGUNG Am häufigsten verwendete Energie/Wärmequellen: Laser Elektronenstrahl Anwendungsmethoden: Pulverbett Draht / Pulversprüh-Auftragsverfahren Laser und Elektronenstrahl sind hochpreisig in der Anschaffung und Erhaltung. -> preislich deutlich darunter liegen (Auftrags-) Schweißtechnologien. page 6

7 MOTIVATION Quelle: renishaw page 7

8 PULVERBETT Bottlenecks der Pulverbettprozesse Heute bis 0,5-0,7 Meter rechteckige Baufläche Hauptsächlich Verwendung eines Materials je Schicht/Bauvorgang Quelle: GE energy/eos page 8

9 MOTIVATION LÖSUNG PULVERBETT Quelle: renishaw page 9

10 VERGLEICH TYPISCHER PARAMETERSETS Blown Powder SLM (powder bed) Spot size 1-15mm µm Processing parameters 2-17kW, P d = W/cm 2 100W- 1kW, P d = W/cm 2 MoVon style Working table, 5 Axis System, Vm=30mm/s Scanning System, 1½ D Vm=7m/s IrradiaVng Time s 10-3 s Cooling rates C/s C/s Min. Line Width 0.6mm 0.1mm Efficiency 1 7 kg/h 0,05 0.3k g/h Materials MulV- Materials, Gradients, almost all Metals, Composites almost all Metals, (Ceramics) Size accuracy ±1.5 ±0.6 mm ±0.05 mm Shapes Large Components, simple shapes, post macining is needed Medium and small components with complex shapes, lible or no machining Quelle: SPIE page 10

11 LMD (blown powder) vs. SLM (powder bed) Components with lower precision by blown powder process Large scale (several meters) MulV- Materials possible Higher precision by SLM powder bed process Small/Medium scale (several CM) Single material high purity Quelle: SPIE page 11

12 SCHWEISSFACKEL Die Temperaturen im Lichtbogen können in Abhängigkeit von Strom und verwendetem Gas bis K erreichen. page 12

13 Schutzgasschweißen / Plasma (non) Transfer Arc page 13

14 USES OF AM TECHNOLOGY Tanning page 14

15 CHALLENGES IN AEROSPACE MANUFACTURING FerVgung großer Komponenten aus Ti- Legierungen und Hochleistungs- Stählen in China Quelle: Beijang University page 15

16 WIE WEIT KANN GENERATIVE FERTIGUNG GEHEN? Tonnen Presse, China 2012 Von substituieren zu übertreffen Freiformprozess Signifikante Kosteneinsparung Reduktion der Fertigungszeit Gewichtsreduktion der Komponenten Quelle: Beijang University page 16

17 Strukturbauteile hergestellt über Schmieden (ca kg aus Ti6Al4V) Schmiedepresse mit Tonnen Presskran, USA page 17

18 Aircran fuselage bulkhead Ti alloy, Beihang University In 2013, NPU manufactured a 5 meter long central wing spar with Laser AddiVve Manufacturing technology for Comac C919 passenger- plane which is expected to be finished in 2016 and to enter commercial Quelle: SPIE page 18

19 BEISPIEL CHINA: AIRLINER C919 LMD gefervgt Wärmebeh. Endbearbeitet Herstellung: trad. Schmieden Zeit: ca. 2 Jahre Kosten: Gesenk allein: 2 Mio. USD Herstellung: LMD Zeit: 55 Tage (incl. Wärmebehandlung, Bearbeitung und Versand) Kosten: deutlich reduziert Quelle: WNLO page 19

20 3m langes Bauteil für Airliner C919 Quelle: SPIE page 20

21 KOSTEN/EFFIZIENZ BETRACHTUNG Starting Material: 100 % - Scrap: 90% = Final Part: 10% 4M System POWDER 4M Starting Material: 15 % - Scrap: 5% = Final Part: 10% 4M Figure 5: Fast and Green Manufacturing by using 4M System (Source: NASA, adapted RHP) page 21

22 PARAMETER VERFAHRENSVERGLEICH Abbildung 1: Adaptiert von Cranfield Universität; Verfahren mit hoher Auftragsrate und guter Möglichkeit Abbildung zur 1: Realisierung Adaptiert von von Cranfield komplexen Universität; Bauteilen Verfahren ist rechts mit hoher oben Auftragsrate zu finden und guter Möglichkeit zur Realisierung von komplexen Bauteilen ist rechts oben zu finden Quelle: Cranfield Univ. page 22

23 4M SYSTEM Plasma Transfer Arc (PTA) Verfahren 2 Pulverförderer & Drahtzufuhr Steuerbare Förderrate 5-Achsen System Bauplattform 150 x 180 cm (erweiterbar) Schutzgasspülung page 23

24 PARAMETERSTUDIEN TITAN Quelle: norsk Vtanium page 24 SOLUTION PROVIDER IN POWDER TECHNOLOGY AND HOT PRESSING WERKSTOFFE. PERFEKT. KOMPONIERT.

25 BEISPIELE TITAN & STAHL Quelle: norsk Vtanium page 25

26 VISION?? page 26

27 3D print project AMSTERDAM - hbps://youtu.be/pzntzkar1ho Quelle: mx3d page 27 SOLUTION PROVIDER IN POWDER TECHNOLOGY AND HOT PRESSING WERKSTOFFE. PERFEKT. KOMPONIERT.

28 DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT WILLKOMMEN bei 4M & think-additive.com page 28

29 UNSER TEAM 2015 page 29 SOLUTION PROVIDER IN POWDER TECHNOLOGY AND HOT PRESSING WERKSTOFFE. PERFEKT. KOMPONIERT.

30 Quellennachweise [1] Renishaw bicycle project [2] GE-energy.com [3] NASA gov [4] ThyssenKrupp online Oktober 2015 [5] online Oktober 2015 [6] online Oktober 2015 [7] Warwick University [8] Cranfield University [9] Huaming Wang Beihang University [10] Wuhan National Laboratory for Optoelectronic (WNLO) [11] Norsk Titanium (norsktitanium.no) [12] Online Oktober 2015 [13] page 30

31 KOORDINATEN RHP- Technology GmbH MATERIAL ENGINEERING BY POWDER TECHNOLOGY MATERIALS. PERFECTLY. TUNED. DI Michael Kitzmantel Forschungs- u. Technologiezentrum Gebäude CA 2444 Seibersdorf, AUSTRIA T: +43 (0) E: technology.com W: technology.com page 31