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EU Horizon 2020 unterstützt nachdrücklich den 3D-Druck von Verbundmetallmaterialien

Nach der Finanzkrise 2008 wurde 2014 der EU-Plan „Horizont 2020“ mit einer Gesamtinvestition von 77 Milliarden Euro offiziell auf den Weg gebracht. Er umfasst im Wesentlichen drei strategische Schwerpunktbereiche und vier große Förderpläne. Der Start des Horizont-2020-Plans markiert eine neue Ära in den Forschungs- und Innovationsplänen der EU. Heute haben sich 21 Industrie- und Forschungspartner aus acht europäischen Ländern für das MULTI-FUN-Projekt zusammengeschlossen, das von Horizon 2020 unterstützt wird, einem dreijährigen Projekt, das darauf abzielt, die Entwicklung der additiven Fertigung mit mehreren Materialien aus Metall voranzutreiben.

Blockieren Sie mehrere Materialien, um eine Multifunktion zu erreichen

Das Innovationsprogramm „Horizont 2020“ der Europäischen Union finanzierte das Projekt MULTI-FUN, das aus zwei Teilen besteht: Im ersten Teil geht es um die Verbesserung der Leistung und Effizienz von Systemen zur additiven Metallfertigung, und im zweiten Teil geht es um die Ermöglichung komplexer 3D-Modelle ohne Einbußen bei großen Teilen. Materialherstellung von Modellen.

Multifunktionaler und multimaterieller 3D-Druck

Der Kern dieser Arbeit wird die Verwirklichung von vier wissenschaftlichen und technologischen Zielen im Zusammenhang mit dem multifunktionalen und multimateriellen 3D-Druck sein. Dies ist nicht spezifisch für eine einzelne additive Fertigungstechnologie, da das Projekt die Branche als Ganzes voranbringen soll. Laut 3D Science Valley zielen einige Partner auf die PBF-Technologie für den 3D-Druck von selektiv schmelzendem Metall im Pulverbett ab, während einige Partner die WAAM-Technologie für die additive Fertigung mit Lichtbogen erforschen und einige Partner sich der Entwicklung von Technologien speziell für den 3D-Druck mit mehreren Materialien widmen. Neuartig Materialien.

Über Metall-3D-Multimaterialteile und die Einbettung komplexer elektronischer Geräte

Letztendlich hoffen die Mitglieder des MULTI-FUN-Projekts, viele Produkte, die bisher nicht hergestellt werden konnten, in 3D zu drucken, darunter Multimaterial-Wärmetauscher und Heizkörper mit hoher Wärmeleitfähigkeit sowie komplexe Metalle mit eingebetteten elektronischen Komponenten.

  • – Das erste Ziel besteht darin, fünf neue Materialien speziell für die additive Fertigung zu entwickeln, drei davon werden Nanotechnologie nutzen. Diese Materialien werden viele beeindruckende Wärmeleitfähigkeits-, elektrische Leitfähigkeits- und Verschleißfestigkeitseigenschaften aufweisen und die Entwicklung neuer multifunktionaler Produkte ermöglichen.
  • – Das zweite Ziel besteht darin, ein völlig neues System zu entwickeln, das Hardware und Software enthält, um mehrere additive Fertigungstechnologien in einem zu integrieren. 3D Science Valley hat herausgefunden, dass fünf neue Materialien mit unterschiedlichen Herstellungstechniken 3D-gedruckt werden können. Insgesamt hoffen die Partner, irgendwann über mindestens zehn neue 3D-gedruckte Multimaterialkombinationen zu verfügen, die verschiedene Technologien der additiven Metallfertigung nutzen, um harmonisch zusammenzuarbeiten.
  • – Das dritte Ziel wird der 3D-Druck und die Evaluierung von sieben physischen Demonstratoren des neu entwickelten Multimaterial-3D-Drucksystems sein. Die Demonstratoren werden in drei Anwendungsfällen eingesetzt (Strukturteile, Formen und Testgeräte) und vier Märkte abdecken (Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrtindustrie und andere Fertigungsbereiche).
  • – Das vierte und letzte Ziel besteht darin, Materialien, Hardware und Demonstratordesigns zu vergleichen, um die ökologischen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Projekten zu bewerten und zu verbessern. Die Partner gehen daher davon aus, eine Reihe neuer Standards für den Multimaterial-Metall-3D-Druck zu entwickeln und Regulierungsbehörden bei der Einführung der neuen Technologie zu unterstützen.

Das EU-Programm Horizon 2020 hat mehrere Projekte im Bereich der additiven Fertigung unterstützt, eines davon heißt „European SMILE Innovation Launcher“ (auch bekannt als SMILE-Projekt) und zielt darauf ab, eine kleine Satelliten-Trägerrakete für den Start von Kleinsatelliten (bis zu 500 m) zu entwickeln bis zu 150 Kilogramm) in eine sonnensynchrone Umlaufbahn.

SMILE Innovation Launcher

Das Institut für Bauweisen und Konstruktion des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Stuttgart ist eine von 14 beteiligten Organisationen und verantwortlich für die Entwicklung des SMILE-Projekts. Der Schwerpunkt des Instituts auf Flüssigkeitsantriebssystemen basiert auf der Möglichkeit der Systemerneuerung und -wiederverwendung, wodurch kostengünstigere Lösungen für kleine Satellitenträger bereitgestellt werden.

Angesichts der hohen Komplexität der Injektorkomponenten für Flüssigsauerstoff-/Kerosin-Triebwerke hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit dem 3D Systems Customer Innovation Center CIC einen 3D-gedruckten Injektor entwickelt, um eine neue Leistung zu erzielen. GF und 3D Systems gaben im August 2018 eine strategische Partnerschaft bekannt, um es Herstellern zu ermöglichen, die innovative Erfahrung und Expertise von 3D Systems in der additiven Fertigung effizienter mit der Führungsposition von GF Machining Solutions in der Präzisionsbearbeitung zu kombinieren. Komplexe Metallteile effizient innerhalb präziser Toleranzen produzieren und den Gesamtbetrieb reduzieren Kosten.

Das DLR nutzt die wichtigsten Vorteile der additiven Fertigung, darunter die Verwendung strukturell integrierter Designs zur Reduzierung der Teileanzahl und die Integration wichtiger Funktionen wie Kühlkanäle für eine bessere Gesamtleistung des Antriebssystems. Durch den Einsatz von Metall-3D-Druck konnte das Aerospace Center die Art und Weise, wie Koaxialinjektoren konstruiert werden, revolutionieren, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Komponenten entfällt und Produktionszeit und -kosten erheblich reduziert werden. Die Reduzierung der Teileanzahl von 30 auf 1 trägt zu einer endgültigen Gewichtsreduzierung von 10 % bei und eliminiert bekannte Fehlerquellen an Verbindungselementen, was dazu beiträgt, die damit verbundenen Qualitätskontrollmaßnahmen zu reduzieren und die Systemleistung zu verbessern.

Britisches ATI Horizon-Projekt

Zusätzlich zum EU-Horizont-2020-Plan hat das Vereinigte Königreich auch den ATI-Horizon-Plan für die additive Fertigung ins Leben gerufen und investiert 154 Millionen Pfund in die Erforschung neuer Technologien, beispielsweise den Einsatz der 3D-Drucktechnologie zur Herstellung von Flugzeugteilen, um leichtere und umweltfreundlichere Flugzeuge zu bauen. Das UK Horizon Additive Manufacturing-Projekt hofft, es Großbritannien zu ermöglichen, fortschrittliche Teile für die nächste Generation von Flugzeugen herzustellen, indem es eine praktikable Methode zum 3D-Drucken von Flugteilen etabliert und dabei die hohe geometrische Komplexität und die Multimaterialfähigkeiten der 3D-Drucktechnologie nutzt Spitzenreiter in der Entwicklung und Fertigung der Luft- und Raumfahrtindustrie.

Im Jahr 2017 schloss das UK Horizon Additive Manufacturing Project zwei Fallstudien ab. Die erste Forschungsanstrengung dreht sich um Eiserkennungssysteme der nächsten Generation, da das Konsortium auch mit anderen wichtigen Unternehmen wie GKN, Renishaw und anderen zusammenarbeitet. Sie nutzen die Laser-Pulverbett-Schmelztechnologie, um neue optische Eisdetektoren (OIDs) für Flugzeuge und Anti-Icing-Heizkissenteile der nächsten Generation zu entwickeln.

Forscher des britischen Horizon Additive Manufacturing Project erforschen außerdem simulationsgesteuerte Designmethoden für Flügelscharnierhalterungen. Durch simulationsgestütztes Design entwarfen die Forscher komplexe Teile, die 50 Prozent leichter waren. Darüber hinaus können diese Teile im 3D-Druck hergestellt werden. Das Design der Scharnierhalterung hat eine Reihe von Änderungen mit sich gebracht, darunter die Reduzierung des Kaufverhältnisses von 3,5 auf 2 oder sogar 1,5, eine Gewichtsreduzierung um 53 %, eine Reduzierung der Teileanzahl und eine Verkürzung der Designzeit.

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