Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> Pembuluh darah

Pencetakan serat berkelanjutan 3D di desktop

Sistem pencetakan 3D desktop serat berkelanjutan baru dari Desktop Metal Sumber | Desktop Logam

Desktop Metal (Burlington, Mass., U.S.), sebuah perusahaan yang mengkhususkan diri dalam pencetakan 3D logam untuk pengembangan produk dan produksi massal, telah mengumumkan akan memperluas teknologinya untuk mencakup komunitas komposit. Desktop Metal didirikan pada tahun 2015 dengan misi "untuk membuat pencetakan 3D dapat diakses oleh semua insinyur, desainer, dan produsen," dan sejak itu perusahaan telah membawa dua teknologi pencetakan 3D ke pasar — ​​Sistem Studio pencetakan 3D logam yang ramah kantor dan tingginya -volume Production System metal 3D printer, yang mampu mencetak kecepatan hingga 12.000 cm 3 / jam. Sekarang, perusahaan tersebut memperkenalkan apa yang dikatakan sebagai printer desktop serat berkelanjutan pertama di dunia.

“Kami sekarang memperluas penawaran kami untuk menghadirkan pencetakan 3D serat berkelanjutan ke desktop setiap insinyur dan desainer,” kata Ric Fulop, CEO dan pendiri Desktop Metal.

Kemajuan terbaru dalam manufaktur aditif telah melihat penggunaannya menjadi semakin luas untuk prototyping, serta untuk jig, perlengkapan dan perkakas. Desktop Metal memperkirakan teknologi akan mengalami pertumbuhan 10-50X selama dekade berikutnya sebagai sarana untuk membuat suku cadang penggunaan akhir. Perusahaan mengakui peluang di pasar untuk menghadirkan pencetakan 3D ke area yang kurang terlayani — otomatisasi pembuatan suku cadang komposit kecil. Memulai masuknya ke sektor komposit, Desktop Metal baru-baru ini mengakuisisi Make Composites Inc. (Boston, Mass., A.S.), sebuah perusahaan rintisan yang didirikan oleh Konstantine Fetfatsidis. Fetfatsidis baru-baru ini dinobatkan sebagai 2019 SAMPE Young Professional of the Year dan sebelumnya menjabat sebagai pimpinan R&D manufaktur tingkat lanjut di Aurora Flight Sciences (Manassas, Va., A.S.), sebuah perusahaan Boeing.

Fetfatsidis, sekarang wakil presiden produk komposit untuk Desktop Metal, menjelaskan inspirasinya untuk memulai Make. “Berdasarkan pengalaman saya dalam R&D komposit dan juga dalam pengembangan bisnis aerostruktur yang berurusan dengan pelanggan, saya harus melihat dan bekerja dengan apa yang dapat diakses dan berbagai teknologi manufaktur yang tersedia, dan terus terang sedikit frustrasi dengan hand layup yang masih canggih. -the-art, terutama untuk bagian yang lebih kecil,” katanya.

Dia berpendapat bahwa untuk suku cadang kecil – kurang dari 20 pon – produsen masih mengandalkan terutama pada hand layup. Proses padat karya semacam itu membutuhkan teknisi, perkakas yang mahal, dan banyak waktu, yang semuanya meningkatkan biaya keseluruhan pembuatan suku cadang.

“Sepanjang karir saya, ada begitu banyak aplikasi di mana kami ingin sekali menggunakan serat karbon — terutama di Aurora saat mengerjakan konsep eVTOL — karena sifatnya yang ringan, kaku, dan kuat, tetapi biayanya tidak bertambah, ” kata Fetfatsidis. “Saya berpikir, pasti ada cara yang lebih baik untuk mengotomatisasi, mengkonsolidasikan jumlah langkah proses yang terlibat dalam manufaktur tradisional, mengurangi perkakas, dan mengurangi waktu tunggu — semua biaya yang terkait dengannya.”

Sementara upaya telah dilakukan untuk mengotomatisasi pembuatan komponen komposit kecil, properti jarang mencapai kualitas yang biasa digunakan oleh pengguna industri dengan layup tangan, dan tentu saja tidak dalam proses desktop. Pada sebagian besar pencetakan 3D komposit saat ini, resin seringkali tidak sama dengan yang digunakan dalam proses tradisional, dan banyak printer menggunakan bahan berpemilik yang tidak menawarkan kinerja tinggi yang sama dengan bahan berkualitas, yang menyebabkan ketidakseragaman dan variabilitas dalam kualitas. Bagian yang dihasilkan biasanya memiliki kandungan volume serat yang lebih rendah dan porositas yang lebih tinggi daripada bagian yang diproduksi dengan tangan.

“Benar-benar belum ada solusi ujung ke ujung untuk melakukan ini di tingkat desktop dengan bahan yang biasa digunakan orang, sampai sekarang,” kata Fulop. “Kami menggabungkan manfaat pencetakan 3D dengan bahan serat berkelanjutan yang memenuhi syarat untuk aplikasi performa tinggi.”

Perlengkapan CNC: Dengan pencetakan 3D perlengkapan CNC ini sebagai komposit serat kontinu pada sistem Fiber, bagian tersebut dapat dibuat sangat kaku, memungkinkan barel kunci dipegang dengan kuat di tempatnya saat operasi pemesinan dilakukan. Pita serat karbon dapat dipasang secara selektif untuk menambah kekakuan pada bagian perlengkapan yang mengalami beban tertinggi. Perlengkapan permesinan sering kali harus tahan terhadap suhu ekstrem dan menggunakan PEEK yang diperkuat serat karbon memastikan stabilitas pada suhu tinggi. Dengan pencetakan 3D pada sistem Fiber yang baru, teknisi bengkel mesin akan dapat menggunakan desain perlengkapan yang dioptimalkan yang seharusnya terlalu memakan waktu dan mahal untuk mesin. Sumber | Desktop Logam

Berdasarkan kaset

Printer desktop baru Desktop Metal mengadopsi teknologi penempatan serat otomatis (AFP) untuk menghasilkan komponen komposit termoplastik yang diperkuat serat berkualitas tinggi. Teknologi ini memanfaatkan lini manufaktur yang sama yang membuat kaset prepreg komersial, sehingga memanfaatkan rantai pasokan yang ada dan mengambil keuntungan dari pertumbuhan yang sudah terjadi di pasar kaset unidirectional (UD). Intinya, teknologi mengambil AFP dan menurunkannya untuk printer desktop. Faktanya, perusahaan mendapatkan nama proyek aslinya dari sistem Micro AFP Kinematic Extrusion (Make).

Printer, yang oleh perusahaan disebut Fiber, dirancang sebagai sistem penggantian alat modular untuk digunakan di lingkungan kantor atau lantai produksi dan mampu menghasilkan jig, rahang, peralatan dan perlengkapan manufaktur kelas industri, serta penggunaan akhir bagian. Operator dapat menggunakan kepala Micro AFP untuk meletakkan material dan kemudian memarkirnya dan beralih ke kepala fabrikasi filamen fusi (FFF) sesuai kebutuhan.

“Untuk pertama kalinya, printer Fiber menggabungkan sifat material dari material serat kontinu AFP kinerja tinggi dengan keterjangkauan dan kecepatan printer 3D desktop,” kata Fulop.

Teknologi ini menggunakan kaset UD yang sama yang memenuhi syarat untuk aplikasi performa tinggi. Meskipun printer mampu memproses kaset UD dengan berbagai macam sistem serat dan matriks termoplastik, bahan yang tersedia pada awalnya untuk sistem ini akan mencakup poliamida 6 (PA6) dengan penguat serat karbon dan serat kaca, serta polieterketon (PEEK) dan polieterketonketon (PEKK) dengan penguat serat karbon. Kaset, ditawarkan dalam format lebar 3 milimeter, biasanya menampilkan serat derek 12K dan digulung pada gulungan berpemilik. Sebuah penarik tunggal selebar 3 milimeter diumpankan melalui kepala sampai turun ke daerah ujung, di mana pemanas non-kontak mendapatkan suhu termoplastik di atas suhu lelehnya, dan roller pemadatan menerapkan tekanan untuk konsolidasi bahan yang masuk. rekatkan ke substrat di bawahnya. Pemotong di kepala memotong pita di ujung setiap lintasan. Menurut Fetfatsidis, kaset menawarkan solusi dengan kualitas lebih tinggi tetapi lebih dari 10 kali lebih murah dalam basis per-Liter daripada gulungan filamen penarik 1K yang digunakan di beberapa printer 3D berbasis ekstrusi yang menggunakan serat kontinu. Plus, kualitas kaset yang lebih tinggi ditambah dengan kemampuan untuk menambah tekanan ke bagian melalui proses AFP diterjemahkan menjadi kekuatan yang lebih tinggi.

“Kami memiliki kaset berkualitas sangat tinggi yang digunakan dalam proses AFP/ATL yang memiliki pemuatan volume serat yang sangat tinggi — 60% serat karbon — dan kami menggabungkannya dengan matriks suhu tinggi PEEK atau PEKK,” kata Fetfatsidis.

Mount Kamera. Sistem Fiber memungkinkan komponen, seperti dudukan kamera ini, dibuat lebih kaku dan ringan dibandingkan jika dicetak dengan bahan lain. Waktu cetak yang cepat dan biaya material yang rendah memungkinkan desainer untuk melakukan iterasi dengan cepat pada desain untuk mencapai bagian yang optimal. Sumber | Desktop Logam

Bagian yang dibuat dengan sistem Fiber dikatakan lebih kuat dari baja, lebih ringan dari aluminium dan dapat dicetak di desktop. Fiber memiliki volume build 320 x 240 x 270 milimeter (12,6 x 9,4 x 10,6 inci). Manfaatnya termasuk penguatan serat terus menerus di seluruh bagian dan porositas yang sangat sedikit. Fetfatsidis mengatakan bagian yang dibuat dengan pita PA6 dapat memiliki porositas kurang dari 5% dan pita PEEK/PEKK dapat menghasilkan bagian dengan porositas kurang dari 1%. Operator memiliki kemampuan untuk mengarahkan derek untuk mencapai bentuk kompleks atau kondisi beban tertentu. Dan karena resin adalah termoplastik, kebutuhan akan pengawetan autoklaf dihilangkan, serta kebutuhan untuk menyimpan bahan dalam freezer.

“Ini adalah produk pertama di bidang pencetakan 3D yang menggabungkan serat karbon kontinu dengan PEEK dan PEKK di desktop,” kata Fulop.

Penahan beban selubung. Penahan beban selubung digunakan untuk menemukan komponen cetakan injeksi logam (MIM) sehingga efektor ujung robot dapat mengambil bagian sebelum dimensi kritis dikerjakan. Perlengkapan ini mengalami keausan yang cukup besar karena terus-menerus berputar masuk dan keluar dari perlengkapan. Pencetakan 3D penahan beban kain kafan pada sistem Fiber memungkinkan teknisi bengkel mesin mengurangi waktu tunggu untuk memproduksi perlengkapan dari minggu ke jam — sekaligus mengurangi biaya fabrikasi sebesar 95%. Sumber | Desktop Logam


Dapat diakses oleh semua orang

Sementara solusi Desktop Metal menawarkan beberapa manfaat termasuk kemampuan untuk membuat suku cadang penggunaan akhir dan penggunaan termoplastik, salah satu aspek yang paling menarik dari sistem Fiber adalah keterjangkauannya. Sebagian besar sistem yang menggunakan pita termoplastik serat kontinu untuk pembuatan otomatis komponen komposit adalah sistem jutaan dolar. Sistem Fiber Desktop Metal tersedia dalam dua model melalui layanan berlangganan. Fiber HT dirancang untuk memproduksi suku cadang dengan komposit kontinu dengan porositas <1% dan pemuatan serat kontinu hingga 60% dengan matriks canggih, termasuk PEEK dan PEKK. Itu dapat membuat suku cadang tahan api UL 94-V0 untuk menahan suhu tinggi hingga 250 ° C, selain suku cadang yang sesuai dengan ESD. Model Fiber HT dimulai dengan harga perkenalan $5.495 per tahun. Sementara itu, Fibre LT mulai dari $3.495 per tahun, menawarkan cara yang terjangkau untuk menghasilkan suku cadang non-marring yang sesuai dengan ESD berkekuatan tinggi menggunakan serat kontinu dengan porositas <5% dengan termoplastik PA6.

Efektor akhir ESD. Efektor akhir digunakan selama proses pembuatan papan sirkuit tercetak (PCB). Bagian ini dibuat dengan PA6 yang diperkuat dengan pelepasan elektrostatik (ESD) dari sistem Fiber, untuk membantu melindungi PCB dari pelepasan muatan listrik statis yang merusak selama proses perakitan. Dicetak sebagai komposit serat karbon kontinu, efektor ujungnya sangat kaku, ringan, dan mampu menahan beban proses perakitan PCB. Sumber | Desktop Logam

“Kami ingin orang-orang dapat membeli sistem, memilikinya di desktop di rumah atau kantor mereka dan membuat suku cadang MENGINTIP dengan serat kontinu,” kata Fetfatsidis.

“Dengan beberapa ribu dolar, Anda dapat mulai membuat suku cadang komposit dengan kinerja tinggi yang terbuat dari teknologi pita yang sama yang sekarang digunakan di suku cadang produksi AFP kelas atas,” tambah Fulop.

Karena peran pencetakan 3D dalam manufaktur terus berkembang, desainer dan insinyur membutuhkan solusi yang memungkinkan berbagai bahan dapat diakses. Sistem Fiber adalah langkah maju yang besar untuk menempatkan material komposit berperforma tinggi dalam jangkauan siapa saja yang ingin memanfaatkan bobot ringan, kekuatan, dan kekakuan yang ditawarkan komposit. Desktop Metal akan memamerkan sistem pencetakan 3D desktop fiber continuous fiber di pameran dan konferensi manufaktur aditif Formnext 2019, 19-22 November di Frankfurt, Jerman.


Pembuluh darah

  1. 3 Langkah Dasar Pencetakan 3D
  2. Mengapa Pencetakan 3D Meningkat
  3. Scalmalloy:Bahan Berkinerja Tinggi Terbaru untuk Pencetakan 3D Logam
  4. Bagaimana Pasar Perangkat Keras Pencetakan 3D Berkembang di 2020
  5. Evolusi Teknologi Pencetakan 3D HP:Dari Polimer ke Logam AM 
  6. Kinerja Serat Kaca
  7. Pencetakan 3D:3 Kesalahpahaman Terbesar
  8. Continuous Fiber Manufacturing mengaburkan batas antara pencetakan 3D dan AFP
  9. Komposit pencetakan 3D dengan serat kontinu
  10. Apa Manfaat Pencetakan 3D untuk Perakit Logam?