Wenn man sich die Landschaft der Herstellungsmethoden ansieht, gibt es klare übergreifende Gründe, sich für eine der anderen zu entscheiden.
Bei diesem breiten Überblick über verschiedene Branchen und Herstellungsverfahren können jedoch die kleinen Erfolgsgeschichten übersehen werden, die spezifische Anwendungen von Produktionstechnologien definieren. Durch die Untersuchung von Kernteilen und wie aufkommende Fertigungsmethoden wie Advanced Metal AM ihre Produktion stören und revolutionieren können, bietet es einen Einblick in breitere Fähigkeiten und Merkmale dieser einzigartigen Fertigungstechniken. Welche Technologie ist also die beste für Sie? Die Wahrheit ist, es kommt darauf an.
In diesem Artikel untersuchen wir einen bestimmten Teil: Hochdrucktanks. Scheinbar einfach, sind sie schwieriger herzustellen, als man vermuten würde. Als kritischer Teil jedes fortschrittlichen Raumfahrzeugs müssen diese Tanks die strengen Standards erfüllen, die für die Raumfahrt erforderlich sind. Glücklicherweise können sie mit der fortschrittlichen Metall-AM-Lösung von Velo3D schnell, genau und fehlerfrei hergestellt werden.
Was sind Hochdrucktanks?
Druckbehälter aus Metall sind für eine Reihe von Anwendungen unerlässlich. Sie werden verwendet, um Flüssigkeiten und Gase unter einem höheren Druck als die äußere Umgebung aufzunehmen. Für Branchen wie die Raumfahrt können diese Hochdrucktanks beispielsweise Treibstoffgehäuse für hochwertige Vermögenswerte wie Satelliten oder Raketen sein. Und wie bei allen Raumfahrtanwendungen müssen Kraftstofftanks hinsichtlich Größe und Gewicht optimiert werden, ohne die Festigkeit zu beeinträchtigen.
Was sind Herausforderungen bei der Herstellung von Hochdrucktanks?
In Raketen und Satelliten müssen Hochdrucktanks in strenge Designparameter passen und werden oft auf der Grundlage externer Designentscheidungen angepasst. Aufgrund der strengen Verpackungsanforderungen für Raumfahrzeuge bedeutet die Änderung eines Konstruktionselements in der Regel, dass andere Komponenten zusätzliche Konstruktionsiterationen durchlaufen müssen, um die Platzanforderungen zu erfüllen.
Leider sind diese dominoähnlichen Anpassungen ein komplizierter Prozess, wenn es um Komponenten geht, die aus einem Dutzend oder mehr einzelnen Teilen bestehen. Ältere, eher manuelle Designprozesse können durch mangelnde Flexibilität bei der effizienten Anpassung dieser Designs auf Hindernisse stoßen.
Auf der Bauseite müssen Hochdrucktanks hinsichtlich Größe und Gewicht optimiert werden und gleichzeitig stark genug bleiben, um extremen Umgebungsbedingungen standzuhalten. Traditionell durch Hartlöten, Schweißen oder Verschrauben gegossener oder bearbeiteter Komponenten hergestellt, ist der Bau von Kraftstofftanks oft ein manueller und langwieriger Prozess. Darüber hinaus ist aufgrund der Art des Produkts jede Schweißnaht, Passfläche und jeder Verbindungspunkt auch eine potenzielle Leckagestelle. Bei hochwertigen Vermögenswerten wie Raketen gibt es keinen Raum für Fehler.
Die konventionelle additive Fertigung scheint im Vergleich zu traditionelleren Produktionsmethoden eine sicherere Alternative zu sein, um schnell die Geometrien herzustellen, die für ein fortschrittliches Kraftstofftankdesign erforderlich sind. Für Oberflächen in Winkeln unter 45 Grad zur Bauplatte benötigen herkömmliche Drucker jedoch häufig Stützstrukturen. Bei Druckbehältern lassen sich diese Stützen oft nur schwer oder gar nicht entfernen. Darüber hinaus ist die Oberflächenbeschaffenheit des gestützten Bereichs nach dem Entfernen oft rau und kann Täler oder Spitzen enthalten, die die Leistung während der Ermüdungsprüfung verringern können.
Dünne Wände und hohe Aspektverhältnisse sind bei Druckbehältern übliche Merkmale. Je nach Geometrie kann es jedoch riskant sein, diese Merkmale zu drucken. Herkömmliche Drucker verwenden kontaktbasierte Nachbeschichter, um der Baukammer eine neue Metallpulverschicht hinzuzufügen. Herkömmliche Beschichter berühren das Teil konstruktionsbedingt bei jeder Neubeschichtung, und dünnere Teile sind oft anfällig für unerwünschte Verformungen oder Bewegungen durch den Kontakt mit dem Beschichter. Diese unbeabsichtigte Teilebewegung führt zu Maßungenauigkeiten oder Druckfehlern.
LauncherDer Orbiter-Treibstofftank wurde mit Inconel mit ihrem ersten Velo3D gedruckt Sapphire® Drucker
Wie Advanced Metal AM Hochdrucktanks in Design und Bau umwandelt
Während traditionelle Herstellungsmethoden und herkömmliche Metall-AM-Systeme auf unterschiedliche Weise mit diesen Tanks zu kämpfen haben, überdenken die Innovationen, die in einem durchgängigen fortschrittlichen Metall-AM-System gezeigt werden, die Art und Weise, wie diese Kernteile sowohl entworfen als auch hergestellt werden.
An der Designfront zeichnet sich Advanced Metal AM durch Teilekonsolidierung aus. Durch Drucken des gesamten Kraftstofftanks, komplett mit interner Verrohrung, Halterungsbefestigungen und Isogittern, können Ingenieure die Anzahl der Teile von einem Dutzend auf eine einzige Komponente reduzieren. Diese Konsolidierung hat einen zweifachen Effekt: Erstens behält der Tank seine Komplexität bei minimalem Gewicht, und zweitens kann das Design, wenn es aufgrund von Verpackungsanforderungen angepasst oder skaliert werden muss, in einem einzigen Schritt und nicht in einem gesamten Redesign-Prozess durchgeführt werden .
Selbst die leistungsstärkste Designsoftware ist ohne die richtige Fertigungstechnologie nichts. Die End-to-End-Lösung von Velo3D ist die fortschrittlichste verfügbare Plattform für die additive Metallfertigung. Es ermöglicht Ingenieuren, die von ihnen benötigten Geometrien mit hochwertigen Oberflächen zu drucken. Interne Kanäle und flow Pfade für Flüssigkeiten sowie große Hohlräume, wie sie in Druckbehältern vorkommen, können alle als ein einziges Monocoque-Design gedruckt werden. Und da ca. 1,000 Sensoren pro Bau ein TB an Daten erzeugen, wird jedes Laserereignis in jedem Teil verfolgt und auf Qualität überprüft. Dadurch wird sichergestellt, dass auch die komplexesten Designs kompromisslos gedruckt werden.
Durch die Ausführung der Herstellung von Hochdrucktanks über ein einziges, durchgängiges, fortschrittliches Metall-AM-System sind Teams in der Lage, die Vorlaufzeiten, die für herkömmliche Teileproduktionsmethoden typisch sind, drastisch zu verkürzen. Anstatt Monate für ein Teil zu benötigen, um mehrere Vertragshersteller zu durchlaufen, oder einen Tank zu installieren, der eine umfangreiche Nachbearbeitung erfordert, können Ingenieure innerhalb weniger Tage über ein fertiges Teil verfügen.
Durch fortschrittliche End-to-End-Metall-AM können Industrien von der Energie bis zum Weltraum und darüber hinaus die Konstruktion und Ausführung ihrer Hochdrucktanks neu erfinden. Velo3D ist stolz darauf, an der Spitze dieser Innovation zu stehen.
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