Hexagon Manufacturing Intelligence und Stratasys stellen eine neue Lösung vor, die Herstellern in der Luft- und Raumfahrtbranche hilft, das Vertrauen in die Leistungsfähigkeit und Sicherheit von 3D-gedruckten Kunststoffkomponenten zu stärken und die Markteinführungszeit zu verkürzen. Die Lösung besteht aus dem luftfahrtzertifizierten Stratasys-Druckmaterial Ultem 9085 und dem entsprechenden, validierten virtuellen Materialprofil für Hexagons Materialmodellierungssoftware Digimat.
In der Luftfahrt ist es von entscheidender Bedeutung, dass das Druckmaterial die Zertifizierungsstandards erfüllt. Ultem 9085 ist ein flammenhemmendes Hochleistungsthermoplast mit hohem Festigkeits-/Gewichtsverhältnis, hervorragender Hitzebeständigkeit sowie hoher Stoßfestigkeit und weist optimale Flamm-, Rauch- und Toxizitätseigenschaften (FST) auf. Das Stratasys-Druckmaterial kommt bei der Bauteilefertigung für die Innenausstattung von Flugzeugen zum Einsatz, unter anderem für Halterungen, Teile für Kabelführungen, Abdeckungen und Leitungskomponenten. Airbus nutzt für solche Anwendungen seit 2014 die FDM-Technologie. Einige Kunden verwenden das Material auch für die Innenausstattung von Flugzeugen. So nutzt zum Beispiel Diehl Aviation Ultem 9085 für die Herstellung von Vorhangschienen, die die Kabinenklassen des Airbus A350 trennen.
Für Materialen in solchen Anwendungen sind Zertifizierungen beispielsweise zur Entflammbarkeit und Toxizität, unerlässlich. Anwender des Stratasys-Druckmaterials Ultem 9085 können im Rahmen der neuen Partnerschaft für die Leistungsprognose gedruckter Teile Hexagons Materialmodellierungssoftware Digimat nutzen. Die Materialmodellierungssoftware gibt Ingenieuren 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 Ingenieure das Verhalten der Bauteile, die auf zugelassenen Stratasys-Druckern mit Ultem 9085 gefertigt wurden, vorhersagen. Ermöglicht wird dies durch ein hochpräzises 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 damit Druckzeit und Materialkosten für die proprietären Druckerwerkzeugwege dieser Maschinen für optimale Ergebnisse geprüft werden.
Die Lösung bietet Luft- und Raumfahrtingenieuren eine Reihe nützlicher Vorteile:
- Höhere Sicherheit – Flugzeuge unterliegen strengen Bestimmungen. Hersteller müssen den Behörden die Leistung des Bauteils überzeugend darlegen. Bisher bedeutete dies jahrelange Tests. Mit Digimat können jetzt Ingenieure das Bauteilverhalten sicher vorhersagen.
- Raschere Markteinführung – Durch besseres Verständnis der Material-Leistungsfähigkeit und geringere Anzahl physischer Prototypen-Durchläufe werden die Entwicklung- und Einführungszeit neuer Teile – und damit auch der Flugzeuge – erheblich verkürzt und Innovationen beschleunigt.
- Besseres Verständnis – Bisher wussten Ingenieure nicht, wie sich die Materialeigenschaften Druckbahn für Druckbahn und Schicht für Schicht auf ein komplexes geometrisches Teil auswirken. Dies führte zu zeitaufwändigen und kostspieligen Testverfahren, die auf Materialproben-Datensätzen und nicht realen Bauteilgeometrien basieren. Dies wiederum bedeutet, dass ein Test nie vollständige Gewissheit über die Leistungsfähigkeit des Materials liefert. Mit Digimat lassen sich zudem wesentlich mehr Rechenläufe an einem Bauteil in erheblich kürzerer Zeit durchführen.
- Nachhaltiges Design – Ingenieure können prüfen, ob ein Teil mit dem 3D-Drucker herstellbar ist, und nutzen die Materialien optimal für die Gewichtsverringerung von Flugzeugen oder Raumfahrzeugen.
Guillaume Boisot, Leiter des ICME, Hexagon Manufacturing Intelligence Division erklärt: „Die Luft- und Raumfahrtindustrie geht bei Leistung und Innovation kontinuierlich an die Grenzen des Machbaren. Das Vertrauen in die Leistung additiv gefertigter Bauteile beschränkt ihre Anwendung meist auf hochspezialisierte Metallteile. Die Partnerschaft mit Stratasys verkürzt die Konstruktions- und Testphasen, erweitert das Verständnis des Verhaltens von Kunststoffen und beschleunigt so den Innovationsprozess im gesamten Sektor.“
Scott Sevcik, Vice President des Geschäftsbereichs Luft- und Raumfahrt für Stratasys, fügt hinzu: „Die Herausforderung, sowohl komplexe Bauteile leichter zu gestalten als auch geringe Stückzahlen wirtschaftlich zu produzieren, war entscheidend für die Luft- und Raumfahrtbranche, den 3D-Druck in die Fertigung einzuführen. Damit etabliert sich der Sektor in Bezug auf diese Technologie als Vorreiter. Dies bedeutet auch, dass sie als erste Branche eine Reihe von Herausforderungen erkannt hat. Eine der wichtigsten ist der Bedarf an digitalen Werkzeugen, die Vertrauen in 3D-gedruckte Bauteile schaffen. Unsere Partnerschaft mit Hexagon ist ein großer Fortschritt bei der Lösung dieses Problems, da sie den Ingenieuren im Vorfeld des 3D-Drucks dieselben Informationen zur Verfügung stellt, die sie auch bei herkömmlichen Verfahren haben.“
Ab sofort steht die Virtual-Engineering-Lösung Anwendern der Materialmodellierungssoftware Digimat zur Verfügung. Stratasys-Kunden können über die Materials-Exchange-Funktionen Zugang zu detaillierten Materialkarten anfordern und Toolpaths direkt aus ihrer Stratasys Insight-Software importieren.
Die Nutzung moderner Fertigungstechnologien wie Additive Manufacturing scheitert in manchen Bereichen immer wieder an vermeintlichen Nebensächlichkeiten wie der fehlenden, validierten Materialzertifizierung. Zu diesen sensiblen Bereichen zählt die Luft- und Raumfahrt, wo gerade die Additiven Technologien mit ihrem Potential für Leichtbau und Kleinstserien besonders interessant sind. Damit sind solche Partnerschaften wie die zwischen Stratasys und Hexagon MI extrem wichtig für die Industrie und ich hoffe auf zahlreiche Folgeprojekte.
