Zertifizierte Lösung für Design-zu-3D-Druck verkürzt Bauteilvorlaufszeiten

3D-Druck

19.10.2021 Zertifizierte Lösung für Design-zu-3D-Druck verkürzt Bauteilvorlaufszeiten

Die Kombination von Virtual Engineering und Fertigung seitens Hexagon Manufacturing Intelligence und Stratasys ermöglicht erhebliche Zeiteinsparungen. So kann der zwei- bis dreijährige Konstruktions- und Testaufwand für ein Bauteil in der Luft- und Raumfahrt auf sechs bis neun Monate verkürzt werden.

Anwendende von ULTEM™ 9085, einem Druckmaterial von Stratasys, können im Rahmen der neuen Partnerschaft  Hexagons Materialmodellierungssoftware Digimat für die Leistungsprognose gedruckter Teile nutzen. Das Material kommt bei der Bauteilefertigung für die Innenausstattung von Flugzeugen zum Einsatz, wie z.B. Halterungen, Teile für Kabelführungen, Abdeckungen und Leitungskomponenten, für die Zertifizierungsanforderungen, z.B. im Bereich Entflammbarkeit und Toxizität, unerlässlich sind. Für diese Anwendungen nutzt Airbus seit 2014 die FDM-Technologie.

In der Luftfahrt ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Druckmaterial die Zertifizierungsstandards erfüllt. ULTEM™ 9085 ist ein flammhemmender Hochleistungsthermoplast mit hohem Festigkeits-/Gewichtsverhältnis, hervorragender Hitzebeständigkeit sowie hoher Stoßfestigkeit und weist optimale Flamm-, Rauch- und Toxizitätseigenschaften (FST) auf. Die Materialmodellierungs-Software  Digimat gibt Ingenieur:innen nun ein validiertes Werkzeug an die Hand, mit dem sie prüfen können, wie sich dieses Material mechanisch in einem Produktdesign verhält, wenn es mit zwei kompatiblen Druckern gedruckt wird.

Mit Digimat können Ingenieur:innen das Verhalten der Bauteile, die auf zugelassenen Stratasys-Druckern mit ULTEM™ 9085 gefertigt wurden, vorhersagen. Ermöglicht wird dies durch ein virtuelles Materialmodell, das auf der Basis physikalischer Tests von den beiden Unternehmen gemeinsam entwickelt wurde und das detaillierte Informationen über die innere Mikrostruktur des Materials enthält. Die Prozesssimulationsfunktionen der Software unterstützen Hersteller dabei, Fehler wie das Verziehen eines Bauteils zu vermeiden. Außerdem können so Druckzeit und Materialkosten für die proprietären Druckerwerkzeugwege dieser Maschinen für optimale Ergebnisse geprüft werden.

Die Lösung bietet Luft- und Raumfahrtingenieur:innen eine höhere Sicherheit, denn Flugzeuge unterliegen strengen Bestimmungen. Hersteller müssen den Behörden die Leistung des Bauteils überzeugend darlegen. Bisher bedeutete dies jahrelange Tests. Mit Digimat können Ingenieur:innen das Bauteilverhalten sicher vorhersagen. Auch die raschere Markteinführung wird unterstützt. Durch besseres Verständnis der Materialleistungsfähigkeit und geringere Anzahl physischer Prototypen-Durchläufe wird die Entwicklungs- und Einführungszeit neuer Teile – und damit auch der Flugzeuge – erheblich verkürzt und Innovationen werden beschleunigt. Dazu trägt auch ein besseres Verständnis dieser Fertigungsart bei. Bisher wussten Ingenieur:innen nicht, wie sich die Materialeigenschaften Druckbahn für Druckbahn und Schicht für Schicht auf ein komplexes geometrisches Teil auswirken. Dies hat zu zeitaufwändigen und kostspieligen Testverfahren geführt, die auf der Grundlage von Materialproben-Datensätzen und nicht realen Bauteilgeometrien basieren, was bedeutet, dass ein solcher Test nie vollständige Gewissheit über die Leistungsfähigkeit des Materials liefert. Darüber hinaus können Ingenieur:innen können prüfen, ob ein Teil mit dem 3D-Drucker herstellbar ist, und sie können Materialien optimal für die Gewichtsverringerung von Flugzeugen oder Raumfahrzeugen nutzen.