Jak Wayland Additive przesuwa granice produkcji dla przemysłu obronnego i lotniczego

Wayland Additive wprowadza nowy poziom stabilności procesu i swobody materiałowej do produkcji dodatków metalowych dzięki technologii NeuBeam®. Łączy ona zalety wiązki elektronów z neutralizacją ładunku, aby wyeliminować typowe ograniczenia tradycyjnego EB-PBF/EBM - a mianowicie gromadzenie się ładunku, potrzebę intensywnego wstępnego wypalania złoża proszku i wynikające z tego ograniczenia materiałów nadających się do druku. Dla przemysłu lotniczego i obronnego oznacza to lżejsze, mocniejsze i bardziej odporne na temperaturę części o wyższej powtarzalności i wydajności.

NeuBeam® vs. EBM i L-PBF: co tak naprawdę się zmienia?

Konwencjonalna metoda EB-PBF (EBM) wymaga zwykle wysokiego podgrzewania i wstępnego wypalania warstwy proszku; L-PBF/SLM jest ograniczona gradientami temperatury i wrażliwością na odbicie/absorpcję lasera. NeuBeam® aktywnie tłumi ładowanie proszku, poszerza okno procesu i zmniejsza naprężenia szczątkowe oraz ryzyko deformacji w cienkościennych i długich elementach - co ma kluczowe znaczenie dla struktur UAV, wymienników ciepła, elementów aerodynamicznych i silnikowych.

Calibur3®: parametry dla krytycznych zastosowań

System produkcyjny Calibur3® oferuje objętość roboczą 300 × 300 × 450 mm, typową grubość warstwy 50-90 µm, średnicę śladu ~150 µm (katoda W; LaB₆ ~100 µm), źródło elektronów do 5 kW / 60 kV i temperatury procesu do około 1000 °C (w zależności od materiału i konfiguracji). Taka kombinacja umożliwia wytwarzanie zarówno dużych, jednoczęściowych części, jak i wysoce naprężonych, szczegółowych części o kontrolowanej mikrostrukturze - z bardziej stabilnym obszarem spiekania i bez konieczności wstępnego wypalania złoża proszku.

Materiały dla przemysłu obronnego i lotniczego: od tytanu po wolfram

Szersze okno procesu NeuBeam® otwiera drogę do wymagających stopów i metali ogniotrwałych. Na przykład wolfram (W) - metal o najwyższej temperaturze topnienia 3422 °C, strategiczny dla hipersoniki, zastosowań nuklearnych i obronnych (osłony termiczne, kolimatory, elementy EM/RF) - został zakwalifikowany we współpracy z partnerami. Tytan i nadstopy niklu (Inconel) lub miedź dla części o wysokich wymaganiach dotyczących przewodności cieplnej i elektrycznej są również sprawdzone.

Co to oznacza dla kwalifikowanych części

• Niższe naprężenia szczątkowe i mniejsza podatność na pękanie w cienkościennych i długich częściach → wyższa wydajność struktur lotniczych i funkcjonalnych części silnika.
• Wyższa produktywność dzięki dużej objętości 300 × 300 × 450 mm i drukowaniu bez wstępnego wypalania łoża proszkowego → mniej kroków, krótszy czas od prototypu do serii pilotażowej.
• Rozszerzony zakres materiałów, w tym wolfram → nowe opcje projektowania dla przemysłu lotniczego/obronnego (odporność na ciepło, erozję/ablację, promieniowanie).

Wdrożenie: od badań i rozwoju do produkcji

Doświadczenia z przemysłu i badań pokazują, że topienie proszków wiązką elektronów neutralnych pod względem ładunku jest gotowe zarówno do opracowywania materiałów, jak i wdrażania w produkcji - od kwalifikacji parametrów, przez kontrolę NDT/CT, po uruchomienie małych partii. Nacisk na monitorowanie procesu i otwarte tryby rozwoju proszku/stopu skraca parametryczne zamknięcie okna i przyspiesza certyfikację części.

"Neutralizacja elektrostatycznego ładowania proszku i większy margines temperatury procesu dają inżynierom lotnictwa i obrony większą swobodę w projektowaniu i produkcji - szczególnie w przypadku cienkościennych i bardzo obciążonych termicznie części " .

Matyáš Chaloupka, 3Dees Industries

Typowe zastosowania

•  
• Aerospace: lekkie segmenty kratowe, zintegrowane wymienniki ciepła, funkcjonalne części silnika - cele: niższa waga, wyższa odporność na temperaturę, mniej połączeń.
• UAV / Defense: węzły strukturalne z kontrolowanym chłodzeniem, komponenty EM/RF, elementy wolframowe zapewniające ekstremalny strumień ciepła i odporność na ablację.

Kluczowe wskaźniki (dla szybkiego porównania technicznego)

• Objętość wydruku: 300 × 300 × 450 mm (Calibur3®)
• Grubość warstwy: typ.
• 50-90
• µm Średnica śladu wiązki elektronów: ~150 µm (typowa)
• Zasilanie: do 5 kW / 60 kV
• Temperatury procesu: do ~1000 °C (w zależności od materiału/parametrów)
• Materiały: Ti, nadstopy Inconel/Ni, Cu, W (materiały ogniotrwałe)

Wnioski

Dla przemysłu obronnego i lotniczego, Wayland Additive z NeuBeam® oferuje praktycznie wykonalną ścieżkę do części, które wcześniej były poza zasięgiem: cienkościenne, odporne na temperaturę i geometrycznie złożone komponenty z trudnych stopów i metali ogniotrwałych - ze stabilnym procesem i skalowaniem do 300 × 300 × 450 mm. Tam, gdzie L-PBF napotyka gradienty temperatury i tradycyjne ładowanie proszku EBM, NeuBeam® zapewnia stabilność, elastyczność i "suwerenność" materiału, których przemysł lotniczy i obronny potrzebuje dla platform nowej generacji.