10/03/2021
Door Ad Spijkers
Met het EasyTitan project is Fraunhofer-IFAM een project gestart voor de snelle en betrouwbare productie van lichtmetalen componenten in de ruimtevaart.
In het project wil het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden samen met het ruimtevaartmanagement van het Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) op filament gebaseerde metaalprintprocessen worden geoptimaliseerd onder verminderde zwaartekracht. Het doel is om additive manufacturing-processen te ontwikkelen voor gebruik in de ruimte.
Om het gebruik van apparatuur en verbruiksmaterialen en de bijbehorende kosten te minimaliseren, staat de verdere ontwikkeling van een hybride procesketen voor het produceren van titanium componenten centraal. Aan het begin van deze keten staat het Fused Filament Fabrication (FFF) additieve metaalprintproces, dat al is beproefd in de ruimtevaart.
De hier gemaakte kunststof mallen worden vervolgens tijdens een gelcastingproces op gecontroleerde wijze gevuld met een metaalpoedersuspensie om componenten te gieten. Ten slotte kunnen ze tijdens een sinterproces worden verdicht tot volwaardige metalen componenten.
Ti-6Al-4V
De sleutel is het gebruik van het lichtmetaal Ti-6Al-4V, waarvan de verwerking als gelcasting-suspensie moet worden gekwalificeerd. Daarnaast zal de invloed van verschillende zwaartekrachtcondities op het fabricageproces worden onderzocht met behulp van simulaties. Dit legt de basis voor nieuwe concepten voor het foutloos en gemakkelijk invullen van geprinte mallen.
De verwachte resultaten van het project zijn divers. Er moet een recept voor Ti-6Al-4V-poeder worden ontwikkeld voor de gelcasting-suspensie. Ook moeten de simulatietool voor het ontwerp van vulprocessen en het verwerkings- en hanteringsconcept voor de Ti-6Al-4V-suspensie worden ontwikkeld.
Op het gebied van warmtebehandeling worden de resultaten gebruikt om een catalogus van vereisten te maken voor het creëren van een minimaal ovenconcept voor de ruimte.
Toekomstig gebruik
In de toekomst moeten de resultaten ook bruikbaar zijn in andere projecten voor gietverwerking en warmtebehandeling. Ook al wordt EasyTitan ontworpen voor de ruimtevaart, de resultaten zijn ook denkbaar voor toepassingen op aarde. Voorbeelden hiervan zijn oplossingen voor de productie van ontwerpstudies, prototypes en kleine en middelgrote series. Het proces biedt de voordelen van een lage investering met een eenvoudige en snelle verwerking en toch een haalbare hoge oppervlaktekwaliteit.
Behalve het routepad voor productie voor gelcasting die wordt gebruikt in het EasyTitan project streeft Fraunhofer-IFAM ook naar direct metallisch printen met de filament-gebaseerde benadering.
Foto: Fraunhofer IFAM Dresden