Setforge запускает серийное производство углеродно-волокнистых композитов с технологией 9T Labs

Более века Setforge (дочерняя компания Farinia Group, Лорм, Франция) ковала и механически обрабатывала высокоточные металлические компоненты для требовательных отраслей — автомобилестроения и авиации. Однако, чтобы сохранить лидерство и адаптироваться к меняющимся временам, компания инвестировала в технологии, позволяющие проектировать и производить высокопроизводительные детали из углеродно-волокнистых композитов быстро и стоимоэффективно для замены стали, алюминия и титана при значительно меньшей массе. Для расширения возможностей в области передовых композитов Setforge стала ранним партнером OEM гибридного производства 9T Labs AG (Цюрих, Швейцария) и теперь приступила к отбору новых серийных применений для производства на платформе Red Series Additive Fusion Solution в Лорме, Франция.

«Мы выбрали их платформу Red Series Additive Fusion Solution — комплексное решение, объединяющее ПО, оборудование и поддержку. Программное обеспечение Fibrify позволяет нам проектировать детали с волокнами, которые можно размещать только там, где это необходимо, и оно напрямую связано с коммерчески доступным ПО структурного моделирования», — объясняет Дамьен Феликс, менеджер R&D проектов в Setforge. «Сочетание аддитивного производства [AM] и литья уникально. Мы можем предлагать структурные детали, которые воспроизводимы и также стоимоэффективны. Экспертиза 9T Labs в композитах помогает нам выбирать правильное применение и легко проектировать детали, адаптированные под нагрузки. Мы даже можем размещать металлические вкладыши перед уплотнением волокон и уменьшением пористости. В итоге получаем готовые детали точной формы с высоким соотношением волокна и низкой пористостью, выдерживающие удельную нагрузку в четыре раза выше стали».

Какова рыночная полезность деталей, которые можно производить в близком к чистовому виде, с оптимизированным соотношением вес/производительность и более высокими механическими характеристиками, чем при других высокоскоростных процессах из углеродного волокна? Директор Setforge Дидье Анри отвечает: «Любой рынок, доминирующий алюминием и титаном, или где ценятся прочные легкие детали. Эти детали будут интересны даже для замены других композитных деталей, которые нужно улучшить, облегчить и усилить».

Благодаря настройке первых производственных возможностей по аддитивному производству из углеродного волокна с 9T Labs, Setforge сможет производить до 5000 композитных деталей из углеродного волокна в год размером до 350 x 270 x 250 мм. По мере наращивания мощностей в 2023 году и далее Setforge планирует производить 100 000 деталей в год и расширить габариты изделий.

«С Red Series мы хотим предлагать замену металлических деталей композитами для наших текущих рынков — авто и аэро, но также предлагать инновационные решения для новых рынков — люкс, спорт, медицина, экзоскелеты [например, носимые эргономические системы помощи при подъеме] и дроны», — добавляет Феликс. (См. «9T Labs оценивает AM для медицинских, аэрокосмических применений»).

Гибридная передовая производственная технология 9T Labs позволяет производить высокопроизводительные структурные детали — в сложных малых и средних размерах и толстых сечениях — из углеродно-волокнистых термопластиковых композитов (CFRTP) в производственных объемах от 100 до 10 000 деталей в год. Сочетая 3D-печать (дающую свободу дизайна, сложность деталей и контроль ориентации волокон) с прессованием в парных металлических прессах (обеспечивающим быстрые циклы, высокие темпы производства, отличную поверхность с низкими пустотами, а также высокую повторяемость и воспроизводимость), гибридная производственная система, как сообщается, предлагает лучшее от аддитивного и субтрактивного производства.

Патентованная платформа Red Series Additive Fusion Solution состоит из модуля Build — 3D-принтера для укладки волокна и производства преформ — и модуля Fusion — компактного пресса для уплотнения преформ и финальной формовки детали. Оборудование поддерживается пакетом проектирования Fibrify от 9T Labs. Это ПО позволяет импортировать CAD-файлы, оптимизировать дизайн детали и укладку волокон, затем переносить в основные коммерческие программы структурного анализа для верификации структурной производительности. Это, по словам 9T Labs, устраняет дорогой и трудоемкий цикл «производи и ломай» проектирования деталей, производства и тестирования прототипов и дальнейшей модификации дизайнов для большего соответствия целям по производительности и стоимости. В свою очередь, это помогает производителям быстрее и дешевле выводить детали на рынок.

Вместе система может быстро, эффективно, последовательно и стоимоэффективно производить структурные детали высокой сложности из CFRTP композитов от начального прототипирования до серийного производства. Кроме того, использование проверенных индустриальных стандартных материалов — высокопроизводительных чистых (неармированных) и углеродно-волокнистых полиамидов 12 (PA12), полифениленсульфидов (PPS), полиэтеркетонкетонов (PEKK) и полиэтерэтеркетонов (PEEK) — позволяет производить легкие структурные композитные детали, способные заменять металлы в сложных средах, доступно с низкими отходами, улучшенным buy-to-fly ratio и высокими уровнями R&R. Поскольку термопластичные матрицы могут быть переплавлены, отходы материала и детали можно перерабатывать, а множественные 3D-напечатанные подсборки можно сваркивать на этапе Fusion.