US Air Force druckt Ersatzteile auf verketteter 3D-Druckplattform

Das Figure-4-Produktionssystem von 3D Systems wurde für ein von der US Air Force (USAF) gefördertes Forschungsprojekt ausgewählt. Ziel ist es, Hochgeschwindigkeits-3D-Drucktechnologien in die Lieferkette für die Flugzeugwartung zu integrieren. Was hinter dem Projekt steckt.

Unter der Schirmherrschaft von America Makes, dem nationalen Institut für innovative, additive Fertigungsverfahren, und unter der Leitung des University of Dayton Research Institute (UDRI) vereint das Forschungsprojekt Unternehmen im Bereich des 3D-Drucks und der Luftfahrtindustrie, darunter 3D Systems, Lockheed Martin, Orbital ATK und Northrop Grumman.

Im Rahmen der Initiative will die USAF untersuchen, wie das Figure 4-Produktionssystem von 3D Systems für den Nachbau von Bauteilen für Flugzeuge, die schon Jahrzehnte im Einsatz sind, genutzt werden kann. Eine zuverlässige Lieferung derartiger Teile ist unter Umständen nicht mehr gegeben. Das Projekt soll prüfen, ob eine kurzfristige Bereitstellung von Ersatzteilen ohne Mindestbestellmengen möglich ist. Dies würde die Lagerhaltung solcher Teile überflüssig machen und die Zeit, in der das Flugzeug nicht einsatzbereit am Boden ist, reduzieren.

Ersatzteile teils nur noch schwer und teuer zu beschaffen

Laut America Makes benötigt die USAF für ihre älteren Maschinen Bauteile, die aus Obsoleszenzgründen nicht mehr hergestellt werden. Die Herstellung solcher Bauteile ist mit hohen Kosten verbunden, die Stückzahlen sind niedrig und die vorhandene Dokumentation unter Umständen unzureichend. Die Verfügbarkeit kann darüber hinaus durch andere Probleme beeinträchtigt sein.

Das MAMLS-Programm (Maturation of Advanced Manufacturing for Low-cost Sustainment) – ein vom Air Force Research Laboratory (AFRL) gefördertes Programm des America-Makes-Instituts – tritt derzeit in die Stufe III ein. Es beinhaltet mehrere Projekte in drei Schlüsselbereichen, die wesentlichen Einfluss auf die Wartung, Aufrechterhaltung der Betriebsfähigkeit und Logistik im Bereich der Militärtechnik und somit auch auf die allgemeine strategische Bereitschaft der USAF und des Department of Defense haben.

Metalldruck auch für nichtkritische Bauteile

Metall-Direktdruck- und Stereolithographie-Technologien von 3D Systems kamen bereits in früheren Phasen des MAMLS-Programms zum Einsatz. Bei diesem neuen Projekt wird jedoch zum ersten Mal die von der Air Force als Digital Light Processing (DLP) bezeichnete Technologie zur Versorgung mit nicht kritischen Bauteilen eingesetzt, unter anderem für elektrische Steckverbinder, Drehknöpfe, Elastomerdichtungen und Abstandshalter für ältere Ausrüstung. Figure 4 wurde vom Projektteam gegenüber anderen DLP-Systemen bevorzugt, weil dieses System die derzeit schnellste und präziseste 3D-Drucktechnologie bietet. Vor Kurzem veröffentlichte Daten zum Figure 4-Produktionssystem bestätigen Druckgeschwindigkeiten von bis zu 65 mm/Std. und Geschwindigkeiten von bis zu 100 mm/Std. bei der Prototypenerstellung. Die Figure 4-Plattform bietet hohe Bauteilgenauigkeit und Wiederholbarkeit bei Six-Sigma-Wiederholbarkeit (Cpk > 2) über alle Werkstoffe hinweg.

Geschwindigkeit und Durchsatz

Die Verbindung aus Geschwindigkeit und Präzision ergibt den weltweit höchsten Durchsatz und kürzeste Bauteilproduktionszeiten bei additiven Fertigungsprozessen. Der lichtbasierte UV- Aushärtungsprozess dauert nur Minuten statt Stunden wie bei wärmebasierten Aushärtungsprozessen. Dies führt zu verkürzten Herstellungszeiten für Bauteile, zu beschleunigten Reparaturen sowie zu geringeren Bodenzeiten der Flugzeuge.

„Wir waren sehr zufrieden mit der Geschwindigkeit, Auflösung, Oberflächenqualität und Skalierbarkeit, die wir mit der Lösung von 3D Systems erzielen konnten“, kommentiert Dr. Tim Osborn, Wissenschaftler im Geschäftsbereich additive Fertigung, Multiscale-Verbundwerkstoffe und Polymere am University of Dayton Research Institute. „Unser Ziel ist es, die Möglichkeiten dieser Technologie weiter zu untersuchen. Wir wollen eine klare Perspektive für die Entwicklung, Überprüfung und Implementierung der DLP-Technologie im Figure 4-System für den Einsatz bei der USAF aufzeigen.“

„Additive Fertigung ist die perfekte schlanke Lösung, weil die kostspielige und zeitaufwändige Bereitstellung von Werkzeugen entfällt“, meint Chuck Hull, einer der Gründer und CTO von 3D Systems. „Wir sind stolz darauf, dass wir die USAF mit unserer neuen additiven Fertigungstechnologie Figure 4 in ihrem Bemühen um eine Senkung von Produktionskosten und Lieferzeiten unterstützen können. Zudem freuen wir uns auf die weitere Zusammenarbeit mit dem UDRI und anderen Partnern, durch die wir die Palette der Anwendungen für Figure 4 kontinuierlich erweitern wollen.“

  • Figure 4 ist eine verkettete Anlage für das Additive Manufacturing. Die Verkettung soll die Druckgeschwindigkeit gegenüber konventionellen 3D-Druckern enorm erhöhen. Bild: 3D Systems
  • Bei der Herstellung von nicht sicherheitskritischen Bauteilen für die Wartung älterer Ausrüstung kommt die Digital-Light-Processing-Technologie (DLP) zum Einsatz. Bild: University of Dayton Research Institute
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