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3D打印在航空航天应用中的优势和实例

3D打印在航空航天应用中的优势和实例

2023-02-16

随着世界走出新冠肺炎疫情，商业航空旅行预计将迅速增加。需求表示订单近38，000架新飞机将在未来20年内建成。因此，设备制造商、设计师和供应商需要找到经济高效的解决方案来快速高效地生产这些飞机。1 与此同时，我们现在看到飞机的服役时间比最初预计的要长几十年。考虑到飞机投资的规模和范围，以及飞机制造的质量，这并不奇怪。因此，商业航空公司或军事指挥部可能会购买20年或更长时间的资产。飞机飞了五六十年的例子并不少见。在这种情况下，许多为飞机制造零件的分包商不再经营，或者不再生产原始替换零件。如果所需夹具的计划丢失，专用工具损坏，或者发现用于制造原始部件的材料在加工过程中释放致癌颗粒，整架飞机都可能无法使用。 此外，鉴于飞行的压力，航空航天业因其零件和工具的寿命较短而闻名。事物很快会失效、损坏和磨损，因此快速更换和/或修改变得至关重要。这为AM作为支持新老飞机的工具打开了大门，其优势包括: 创新的自由。快速设计和打印原型和零件，以构建和测试未来的航空航天创新。作为一种免工具技术，AM可以轻松地为新型号和客户生产或修改定制零件和工具，而无需花费时间和费用制作模具。 解决过时问题的方法。对于较老的飞机，3D打印允许逆向工程；一个原始部件可以被CAD扫描，一个新的部件可以在几个小时内精确打印出来，以保持老化的飞机运行。消除盘点不常用物品的需要；只需根据需要生产零件。 轻量化。在不牺牲强度的情况下减轻重量是航空航天中AM的最终目标。3D打印的零件和工具可以轻50%或更多，但与使用传统方法和材料生产的同等产品一样坚固。任何减轻重量的改进都是受欢迎的，因为它有助于提高燃油效率和减少二氧化碳排放量2. 没有最小值；最大的灵活性。无论你需要一个还是一百个组件，唯一的成本就是灯丝的价格。3D打印消除了等式中的数量。每天打印不同的东西；只需加载所需的材料和数字档，就能制作出复杂的轻质结构。3D打印可以生产数千种不同的飞机零件和工具，而无需耗时的工具更换。 3D打印航空航天应用 由于这些原因和其他原因，航空航天业是3D打印技术的最早采用者之一。今天，有许多高调的例子航空航天领域的3D打印零件以及轨道外空间。例如，轻型喷气发动机部件、飞机机翼支架、轻型旋翼叶片和自主无人机发动机部件等组件，甚至航天器的金属卫星天线都在利用3D打印。显然，天空(以及更远)是航空航天中AM的极限。 今天，绝大多数的机会航空航天领域的3D打印涉及地面支持工具。然而，这些例子表明AM在承载、飞行关键部件中的作用正在扩大。随着新的高强度挤压材料的出现，可以承受高温和暴露于航空航天环境中常见的腐蚀剂，预计这一名单还会增加。在本系列的第四部分中，我们将更多地讨论一些用于航空航天应用的最佳挤压材料。 源文来自网络

VIRTEX采用ESSENTIUM高速挤出技术，将定制夹具成本降低了99%

VIRTEX采用ESSENTIUM高速挤出技术，将定制夹具成本降低了99%

2023-02-16

使用Essentium高速挤出(HSE)180 ST 3D打印机和Essentium PCTG-Z，VirTex降低了定制夹具的成本和交付时间，使其能够成功扩大客户的生产规模。VirTex能够为其客户实现的一些结果包括: 定制夹具的成本降低了99% 定制夹具的交付周期缩短85% 成功提高固定能力，支持1000%的客户生产规模 情况概述  VirTex是一家值得信赖的电子制造服务公司(EMS) 提供商总部位于德克萨斯州奥斯汀。几十年来 作为EMS提供商，VirTex提供了帮助 它的客户变得更有竞争力 产品上市速度更快，成本更低 竞争。 其中一个老客户要求一个系统 构建所需电路板和电子器件 放置并固定在塑料外壳中。与这个 产品订购时，客户提供一套机加工 夹具来帮助完成装配。在那个时候 客户每季度需要300台。然而，在 产品初期销售的成功，顾客需要 扩大到每月3000台。 挑战 为了跟上组装数量的增长，VirTex需要另一套固定装置和长期解决方案来 适应吞吐量的变化。VirTex公司考虑订购额外的机加工零件，但面临着高昂的成本 和冗长的周转时间，这是制造商在制造定制夹具时经常遇到的问题。 该系统中使用的固定装置由复杂的材料组合而成，需要加速处理 运输。考虑到这些因素，加工一套新的夹具将花费5000美元，并且交付周期 本来是14天，这进一步拖延了一个试图快速扩展的客户。为了帮助客户取得成功， VirTex转向添加制造。 解决方案 “增材制造的灵活性是我们最大的优势之一，”Ian Denefe解释说， VirTex的制造工程师。“事实上，我们可以对现有的夹具进行逆向工程，快速打印出来，而且 快速修改或替换它们使其成为理想的解决方案。" VirTex需要一种3D打印解决方案，能够提供满足客户需求和构建的速度和灵活性 容纳18英寸x 6英寸部件的体积。打印速度高达500毫米/秒，构建体积可容纳85%的 世界夹具和夹具，Essentium HSE 180 3D打印机是理想的解决方案。使用HSE 180 3D打印机 VirTex所需的一套固定装置在两天内就打印出来了，将交付时间缩短了近两周。 为了制造出性能与机加工夹具一样好的定制夹具，VirTex需要一种材料 将生产低成本的固定装置，这些固定装置不会损坏并且具有足够的冲击强度。尽管HSE 180 ST 3D打印机允许制造商利用开放的材料生态系统，Essentium PCTG-Z是 业内领先的ESD安全灯丝采用Essentium的材料组合，证明最适合这种应用。 Essentium PCTG-Z满足了VirTex公司的需求，生产出了价格为30美元(4970澳元)的灯具 加工零件报价的降低。 成果 项目结束时，VirTex将定制夹具的成本降低了99%,交付时间缩短了 84%.成本和时间的减少提高了其固定能力，以支持客户1000%的升级 生产。 这些短期的成本和时间节省对于该应用程序来说是变革性的，但真正的价值在于敏捷性 Essentium solutions提供的。展望未来，VirTex可以轻松调整设计以适应设计 更改和打印附加夹具，用于快速更换或生产。 “自从我们开始这个项目，我们就有机会接触到一个愿意坐下来交流的精华专家团队 并提供帮助和建议。他们在我们的发展过程中帮助了我们很多 流程，并确保我们拥有帮助客户成功所需的一切。" 源文来自：Essentium

TTM公司使用防静电安全材料缩短客户的上市时间

TTM公司使用防静电安全材料缩短客户的上市时间

2023-02-17

KAM用3D打印夹具削减了77%的劳动时间

KAM用3D打印夹具削减了77%的劳动时间

2023-02-17

先进的制造设备使用Essentium 支持其混合制造方法的技术 概述 凯塞洛夫斯基先进制造(KAM)公司总部位于北卡罗莱纳州的斯泰茨维尔，是混合动力领域的先驱 制造业。这种新方法结合了加法和减法技术来解决传统制造 问题，并最终彻底改变了工厂车间。   在KAM运用的一系列最新工艺中，激光粉末床聚变(L-PBF)是其核心 金属添加制造(AM)零件的生产。在这个过程中，激光熔化并焊接金属粉末层 从而产生耐用且可抛光的部件。零件离开L-PBF流程后，技术人员加工 特征到零件中，然后送去检查。在这个精炼阶段，金属丝放电 机器(电火花线切割)去除任何留在零件上的印刷支撑材料，以及坐标测量机 (CMM)进行最终检查。当零件经过这些过程时，夹具将它们固定在正确的位置 速度和一致性。对于具有简单几何形状的机加工零件，传统的夹具方法就足够了，但是对于高度 详细的AM零件，夹具可能更复杂。 挑战 一般来说，零件表面越复杂，夹具需要的细节就越多。过去，熟练的 KAM的技术人员使用夹紧系统将零件装配到位。这一过程既费时又困难 为了一致性而复制。 EDM挑战 在这一步骤中，技术人员创建了精确的手动装备，以确保电火花线切割机进行直的、可重复的切割。用这个 手动装配方法，技术人员平均需要25分18秒来设置每个部件。 CMM挑战 一旦零件准备好接受检查，它必须通过CMM。技术人员装配零件的平均时间 这一步每部分八分钟。此外，如果零件有许多需要CMM探测的特征，它 可能需要运行两次，这使得设置时间加倍。在像KAM这样的快节奏设施中，这些限制产生了巨大的 产品订单的瓶颈。 解决方案 在KAM，员工致力于不断改善他们的客户和他们的内部流程。当...的时候 手动索具的局限性成为一个问题，他们知道定制夹具是解决方案。在权衡了 选项，他们发现Essentium的高速挤出(HSE)3D打印平台提供了高级支持。 KAM的技术人员很快将他们的HSE 3D打印机投入使用，并为电火花线切割加工设计了夹具 CMM。对于这些零件，他们使用了Essentium HTN，一种高温尼龙，因为它具有可印刷性、韧性和耐磨性 反抗。HSE 3D打印机的速度允许他们快速迭代设计，以实现最佳功能 为了固定装置。一旦零件被设计和打印出来，KAM的技术人员就在25个产品订单上使用它们。 “如果我们想获得正确的打印，HTN Essentium是我们的首选材料 第一次。材料的印刷适性与 HSE 3D打印机的速度允许我们快速迭代 设计，打印，并在同一天使用。" ——JOSHUA OSWALD，工程师，KAM 电火花线切割夹具 当使用电火花线切割夹具时，每个零件的平均安装时间为2分34秒。包括设计 和准备，该产品订单的劳动时间总计为2.4小时，节省了技术人员8.14小时的劳动时间。 坐标测量机夹具 将CMM夹具添加到检测过程中，将每个零件的平均设置时间缩短到了零分钟。 设计和准备零件后，产品订单的总劳动时间为2.25小时，节省了技术人员 1.05小时的劳动。此外，零件上的所有关键尺寸都暴露在外，这确保了对 一次通过。 成果 最终，用3D打印夹具取代手动夹具的影响是巨大的。对于该产品订单，KAM使用 电火花线切割机和坐标测量机的3D打印夹具提高了一致性，并分别减少了77%和32%的劳动时间。 然而，订单完成后，积极的结果并没有结束。事实上，KAM预见到它的定制夹具可以 用于同一零件的未来订单，从长远来看可节省更多时间。由于HSE 3D打印机的速度 打印速度比竞争对手快5-15倍——KAM将能够快速迭代未来复杂设备的设计 产品订单即将到来。 源文来自：Essentium

医学大跃进！用Ultimaker帮助肌肉萎缩症患者？

医学大跃进！用Ultimaker帮助肌肉萎缩症患者？

2023-03-02

Ultimaker如何帮助肌肉萎缩症患者？来看Matthew博士与当地学生Krystyna的创新作品！在过去的几年里，英国的中央兰开夏大学UCLan的马修(Matthew Dickinso)博士参与了「初级工程师 MacRobert 奖章」，该奖项被公认为工程创新领域领先的创造性问题解决者。通过该奖项，马修与一名当地学生合作，使用Ultimaker S5进行研究，该研究在联合国 COP26 会议上得到认可。 克里斯蒂娜的表弟患有脊髓性肌肉萎缩症 (SMA) ，她想出一个基于外骨骼概念的SMA夹克，并将此设计命名为「外骨骼(exoskeleton)」，为患者的背部肌肉和脊椎提供支撑和额外的力量，她的发明是获得金牌的三项发明之一，全英国只有六位！ Krystyna 与外骨骼模型 最初的想法是用铝制造外骨骼，然而，当考虑到儿童的生长速度以及由此产生的外骨骼必须随之改变时，成本实在太高了。于是马修想到：可以使用3D 打印！通过生产低成本的3D打印组件，该技术提供了高水平的订制和可重复性，使外骨骼夹克成为预防伤害和康复的解决方案。 刚开始马修使用Ultimaker 2+打印机设计了第一代外骨骼，并开始使用 PLA 进行原型制作，成果让人充满希望，也为进一步发展提供了灵感，但能够设计和打印的几何形状受到单喷头的限制。   Ultimaker S5 为了克服此限制，马修改成使用双喷头的Ultimaker S5，不但开创了新的材料组合和可能性，更有助于推动项目向前发展，第二代外骨骼以S5使用 PLA 内芯对并测试尼龙和 TPU 的外壳材料，以找出性能最佳的材料生产出符合人体的组件──外部柔软，内部硬化提供刚性。 利用Ultimaker的系统，马修使用 Ultimaker Digital Factory软件优化了过程，其远程打印和监控进度的能力，也让马修能够在任何地点地点作业；Cura 和Digital Factory软件内建的分析则可计算出材料成本和打印时间，使他能够计划外骨骼的生产计划并研究如何在下一代降低成本。 透过使用Ultimaker S5，克里斯蒂娜改善表弟生活的想法在短短六个月内从概念和设计转变为原型制作和制造，马修表示，如果没有Ultimaker S5与Ultimaker Digital Factory 软件相结合的可靠性和可重复性，他将无法在如此短的时间内完成该项目，而项目完成后，被评选为 2021 年初级工程师 MacRobert 奖章的首届获奖者。   使用3D打印组件制作的辅助设备原型 马修还成为美国测试与材料协会 (ASTM) 小组委员会的主席成员，正在为国际外骨骼标准提供建议，以确保安全地制造外骨骼供人类使用，他对 ASTM 的参与使他能够与福特、波音、美国宇航局和英国航天局等国际组织进行交流。马修和 ASTM 共同努力，希望在不远的将来看到外骨骼的可及性飙升，他认为每个人都将使用3D打印来替换家里的零件，以减少依赖等待制造商生产的过程。   源文来自网络

巴黎莱雅香水再进化！Ultimaker进军跨足香水市场！

巴黎莱雅香水再进化！Ultimaker进军跨足香水市场！

2023-03-02

AM Cup国际积层制造竞赛由专业制造特殊聚合物制造商索尔维(Solvay)与巴黎莱雅(L'Oréa)、Ultimaker共同赞助，AM Cup获奖者展现高性能3D打印应用，以工业制造创造复杂的聚合物形状应用，其性能和质量超过传统射出成形零件的水平。 2021 AMCup的参赛作品实现实际制造的挑战，利用Ultimaker和索尔维线材解决巴黎莱雅生产工厂的问题。 巴黎莱雅的包装科学中心材料转换暨回收负责人马修‧福雷斯特(Matthew Forrester)说：「如果我们可以使用3D打印来解决问题，将会提高生产量能和供应链灵活性。」   (目前巴黎莱雅使用上面的粉红色的机械定位盘，每次瓶子形状变化时都会变换。) 来自25所大学的 54名工程师的团队，每一位都必须为巴黎莱雅香水生产与设计零件，这些部件可以自动调整且容纳不同的香水瓶形状。技术上称为定位盘，必须确保瓶子能够在灌装产线时是高效、快速、静音地移动。 以前，巴黎莱雅制造独特的部件来保持每个瓶子的形状。但是每当生产线更改瓶子的形状时，这些部件都会被拆除并用其他特定瓶子的部件替代。3D打印机可以用来创造通用部件吗？ Segula Technologies研究的博士生3D.FAB平台的助理工程师勒马里耶(Lemarié)说：「我们研发的定位盘当中最具挑战性的是定位盘的形状可自行伸缩适应的叶片。」 获胜得奖的定位盘是由3D打印出来。事实上，比较复杂伸缩叶片的坚固底座只能透过3D打印来制造。传统加工或射出成型是无法再现所需要的精密程度。 福雷斯特 说：「如果不分解成好几个部分去印，会无法使用传统加工或射出成型来做出定位盘。」 AM Cup得奖的设计有可能解决巴黎莱雅生产线的定位盘更换，进而大大减少时间与劳动力并且提高效率。   (里昂大学团队得奖的定位盘设计成黑色，红色横截面显示叶片形状可自行适应特征。) 开发创新设计 在最终确定得奖的概念之前，该团队经历好几次设计变更。团队负责人勒博特夫(Le Boterff)与3d.FAB平台的研究工程师说：「一开始先从具有负泊松比的拉胀结构设计，这种结构在3D打印中用于各种应用案例，例如捕捉物体的柔软机械手。」最终第一种方法被证明是没用的，但激发了最后设计的概念，就是成功将瓶子保持在定位盘中。 另一个挑战是噪音。每条生产线使用数百个部件，这意味着当它们都在传送带上时会产生噪音。作为次要目标，必须结合现有或创新的解决方案，以吸收零件之间的冲击并避免产生过大的噪音量。 勒博特夫说：「从一开始，我们就把噪音问题视为次要目标，将开发重点放在可伸缩叶片上以适应所有瓶子。基于优化设计，添加了一个简单而有效的降噪系统。」   (巴黎莱雅设计实验室内的Ultimaker3D打印机) 3D打印在巴黎莱雅 欧莱雅对3D打印生产带来的好处并不陌生。甚至整合更多3D打印工厂的工具和一些 3D打印消费性产品的方式来满足灵活性、环境责任和消费者不断变化的需求等目标等。 福雷斯特说：「我们拥有自己的3D打印中心，能够每年生产数以万计的零件，加快新包装开发的上市时间。尽管原型制作仍然是公司最大的3D打印用途，但最近生产限量版消费包装，并且越来越多工厂应用3D打印作为解决方案。2021年获奖设计将在工厂内进行测试，试着取代现有的解决方案，这些解决方案中会混合使用传统加工和3D打印，将其对性能进行评估，预计将为操作员带来人体工程学的进步，并在理想情况下优化转换时间。在现今的市场，能够尽快对不断变化的市场需求做出反应至关重要。」   (Ultimaker的技术总监米格尔‧卡尔沃(Miguel Calvo)在 Ultimaker 3D打印生产中心 使用索尔维的Solef PVDF线材打印得奖设计。 ) 3D打印与材料 Ultimaker作为AM Cup赞助商角色，展示3D打印机的工业制造能力。Ultimaker 3D打印机在工厂生产比业余更常见，几乎可以适应任何专业应用。 因为疫情的关系，Ultimaker组织决赛选手的设计，由Ultimaker3D打印中心的专家选择，比赛的获胜者将获得Ultimaker 2+ Connect。化工龙头索尔维提供工业特殊材料。索尔维新业务开发经理布赖恩‧亚历山大(Brian Alexander)说：「Solef PVDF线材非常适合工业应用，易于印刷，又具备很高的耐化学性和耐磨性。」   索尔维的3D打印线材组合还包括KetaSpire聚醚醚酮 (PEEK) 和Radel 聚苯砜 (PPSU)线材，其中包括医用和碳纤维填充等级。

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