9T Labs оценивает AM для медицинских и аэрокосмических приложений

9T Labs (Цюрих, Швейцария) производит системы аддитивной технологии плавления (AFT) серии Red для изготовления деталей из армированного непрерывным волокном полимера. Система состоит из трех компонентов:программного обеспечения для проектирования Fibrify, 3D-принтера, называемого модулем сборки, и модуля Fusion, который объединяет напечатанную деталь. Объем сборки Red Series составляет 350 x 270 x 250 миллиметров, а доступные материалы - углеродное волокно / PEKK и углеродное волокно / PA12 с объемной долей волокна 60% (FVF).

9T Labs недавно раскрыла подробности двух недавно завершенных исследований, в которых оценивалась возможность использования Red Series для замены существующей металлической детали. Один из них представляет собой шарнир для авиакосмической промышленности, а другой - хирургический инструмент, называемый прицельным рычагом.

В настоящее время петля изготавливается из стали и представляет собой вертикальную пластину, установленную на опорной пластине с четырьмя отверстиями для крепления в ней. В исследовании оценивалась оптимизация и модернизация топологии, стратегия нескольких тел, стратегия усиления, снижение веса и анализ затрат. Оптимизация топологии привела к оптимизированному редизайну, за которым последовала разработка производственной стратегии. Было решено изготовить петлю по частям - вертикальную пластину и двухкомпонентную опорную пластину - а затем соединить их во время консолидации в процессе «сплавления». Программное обеспечение Fibrify руководило разработкой стратегии компоновки волокон для каждого компонента петли, которая включала несколько компоновок для каждого. Материал представляет собой комбинацию чистого ПЭКК (35%) и углеродного волокна / ПЭКК (65%). Объем детали 18,3 кубических сантиметра; вес детали составляет 27 грамм, что на 78% меньше по сравнению со стальной версией. В ходе анализа производственных затрат 9T Labs оценивались затраты на инструменты, материалы, оборудование и рабочую силу и было установлено, что стоимость производства композитной замены будет на 50% меньше, чем у устаревшей стальной детали.

Хирургическая прицельная планка представляет собой Т-образное устройство из алюминиевого сплава с множеством отверстий, которое используется для выравнивания хирургических инструментов во время операции. Он выдерживает относительно небольшие механические нагрузки, но проходит несколько циклов стерилизации и должен поддерживать превосходную точность размеров. Рентгеновская прозрачность также имеет решающее значение. Стратегия компоновки была сосредоточена на создании прочных внешних поверхностей и стабильности размеров отверстий, что было достигнуто путем прямого соединения отверстий посредством размещения волокон. Окончательный дизайн включает 90 слоев аддитивного производства, обеспечивающих сквозную толщину в 20 миллиметров. Материалы чистые ПЭКК (60%) и углеродное волокно / ПЭКК (40%). Объем детали 62,5 кубических сантиметра; вес детали составляет 88 грамм, что на 48% меньше по сравнению с алюминиевой версией. Проведенный анализ затрат на производство был таким же, как и для петли для авиакосмической промышленности, и показал потенциальную экономию до 68%.