211service.com
GE en EADS gaan onderdelen voor vliegtuigen printen
GEVEN start een nieuw laboratorium op zijn wereldwijde onderzoekshoofdkwartier in Niskayuna, New York, dat zich toelegt op het omzetten van driedimensionale printtechnologie in een levensvatbaar middel voor de productie van functionele onderdelen voor een reeks van zijn bedrijven, waaronder die in de gezondheidszorg en de ruimtevaart. Het bedrijf wil profiteren van het potentieel van de technologie om onderdelen te maken die lichter zijn, beter presteren en minder kosten dan onderdelen die met conventionele productietechnieken zijn gemaakt.
Lichtere lading: Een conventioneel scharnier voor het deksel van een straalmotor (boven) zou kunnen worden vervangen door het meer ingewikkelde aan de onderkant, dat net zo sterk is maar de helft weegt. Het nieuwe ontwerp, gemaakt door EADS, is praktisch gemaakt door driedimensionale printtechnologie.
De technologie voor het printen van driedimensionale objecten bestaat al tientallen jaren, maar de toepassingen ervan zijn grotendeels beperkt tot noviteiten en gespecialiseerde fabricage op maat, zoals het maken van gepersonaliseerde protheses. Maar de technologie is nu zover verbeterd dat deze printers ingewikkelde objecten kunnen maken van duurzame materialen, waaronder keramiek en metalen zoals titanium en aluminium, met een resolutie op de schaal van tientallen micrometers.
Als gevolg hiervan hebben bedrijven als GE en de Europese defensie- en ruimtevaartgigant EADS werken eraan om het toe te passen in situaties die meer lijken op conventionele productie, waar grote aantallen van hetzelfde onderdeel nodig zijn.
GE's eerste toepassing van de technologie zou kunnen zijn echografiemachines die goedkoper zijn en beter presteren dan de huidige versies. Een van de duurste onderdelen van een echografieapparaat is het apparaat dat elektronische signalen omzet in geluid en weer terug - het onderdeel dat tijdens een echografie tegen de huid van een persoon wordt gedrukt. Deze transducers bestaan uit duizenden kleine kolommen die slechts 30 tot 40 micrometer uit elkaar liggen, waarbij elke kolom extreem dun is, ongeveer acht tot tien keer groter dan ze breed zijn. Het is buitengewoon moeilijk om dergelijke onderdelen te maken met behulp van gieten, omdat het moeilijk is om het onderdeel uit de mal te halen. Dus GE maakt ze met een nauwkeurig snijgereedschap dat heel langzaam een stuk keramiek wegsnijdt. Het proces is traag en duur en kan alleen worden gebruikt om een beperkt aantal vormen te maken.
Multimedia
GE en EADS laserafdrukproces
Nu heeft GE een nieuwe printtechnologie ontwikkeld die een dunne laag van een slurry uitspreidt die bestaat uit keramiek ingebed in een polymeerprecursor. Wanneer een patroon van ultraviolet licht op deze laag wordt geprojecteerd, stolt het materiaal alleen waar het aan het licht is blootgesteld. Hierop wordt nog een laag drijfmest uitgespreid en met licht geflitst, en zo wordt de structuur laag voor laag opgebouwd.
Het proces is nog steeds niet klaar voor massaproductie, zegt Prabhjot Singh, een werktuigbouwkundig ingenieur en projectmanager bij GE Research. Maar omdat het proces sneller is en materiaal bespaart, zou het de kosten kunnen verlagen, zegt hij. GE-ontwerpers die het nieuwe proces gebruiken, kunnen de prestaties van de transducer verbeteren, omdat ze niet zo beperkt zijn in het soort vormen dat ze kunnen maken. Dit kan leiden tot echo's met een hogere resolutie.
GE onderzoekt ook de mogelijkheid om enkele vliegtuigonderdelen te printen, een strategie die EADS onlangs ook heeft gevolgd. In de EADS-labs in Filton, VK, hebben onderzoekers aangetoond dat ze verschillende metalen onderdelen voor vliegtuigen kunnen afdrukken met een technologie die een laser gebruikt om metaalpoeders te verhitten tot ze solide metalen vormen vormen. Met behulp van deze techniek heeft EADS metalen scharnieren voor motorkappen bedrukt: door de scharnieren kunnen de kappen openzwaaien voor motoronderhoud. De onderdelen hebben ingewikkelde vormen die de sterkte behouden terwijl het gewicht van het onderdeel in twee wordt gesneden. Het nieuwe scharnier heeft de tests ondergaan die worden gebruikt voor conventionele onderdelen en heeft aangetoond dat het voldoet aan de prestatie-eisen. Gewichtsbesparing is van cruciaal belang in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Volgens EADS kan het verminderen van het gewicht van een vliegtuig met slechts één kilogram resulteren in een brandstofbesparing van $ 3.000 per jaar, of $ 100.000 over 30 jaar - de typische levensduur van een vliegtuig.
Zeker, de technologie is nog beperkt. Hoewel veel functionele metaallegeringen kunnen worden geprint, kunnen de hoogwaardige die in een motor worden gebruikt nog niet op deze manier worden geproduceerd (dergelijke onderdelen vereisen een niveau van nauwkeurige controle over de temperaturen van de materialen tijdens de verwerking die niet kan worden bereikt nog in druk). GE zal de nieuwe technologie gebruiken om motoronderdelen af te drukken, zoals turbinebladen, maar alleen voor het testen van bepaalde eigenschappen van een ontwerp, zoals de aerodynamica, en niet het vermogen om hoge temperaturen en drukken te overleven. Singh zegt dat dit het ontwerpproces zou kunnen versnellen door het mogelijk te maken om een zeer nauwkeurig onderdeel in weken in plaats van maanden te laten bouwen.
De andere belangrijke beperking van de technologie is de grootte van de objecten die ermee kunnen worden afgedrukt. Afhankelijk van het materiaal en de printer is het mogelijk om dingen te printen van enkele centimeters tot hooguit iets in de buurt van een meter. Het is nog steeds niet mogelijk om vleugels of onderdelen uit te printen voor enkele van GE's grote krachtcentraleturbines. En er zijn een aantal dingen die waarschijnlijk nooit zullen worden gemaakt met behulp van driedimensionaal printen. Het zal nooit worden gebruikt om iets zoals nagels te maken. Maar uiteindelijk zou het kunnen worden gebruikt om de gereedschappen te maken die nagels maken, zegt Jonathan Meyer, een onderzoeksteamleider bij EADS Innovation Works.