Electroimpact представляет SCRAM: 6-осевой 3D-принтер непрерывного волокна для безинструментального аэрокосмического производства

Electroimpact (Вашингтон, США) интегрировала процесс автоматизированной укладки волокна (AFP) с термопластичной матрицей вне автоклава (OOA) с втульковым консолидированием и передовитый процесс 3D-печати методом наплавления нити (FFF) в единую систему масштабируемого композитного роботизированного аддитивного производства (SCRAM). SCRAM — это настоящий 6-осевой промышленный 3D-принтер с непрерывным волокном, позволяющий быстро изготавливать интегрированные аэрокосмические композитные структуры без инструментов. Высокопроизводительные термопластики в сочетании с высоким процентом непрерывного волоконного усиления используются для производства деталей с исключительными материальными свойствами, ранее невиданными в аддитивном производстве. Electroimpact утверждает, что у этой технологии нет аналогов в отрасли.

Настоящая «3D-печать»

Большинство процессов 3D-печати точно описываются как «2.5D-печать», потому что материал наносится последовательно в плоских слоях, которые затем наслаиваются для формирования 3D-объекта. Процесс SCRAM, однако, можно считать «настоящей 3D-печатью», потому что слои непрерывного волокнисто-усиленного термопластика могут принимать форму сложных контуров, таких как аэродинамические поверхности и каналы для потока жидкости. Кроме того, поскольку это 6-осевой процесс, ориентация волокна в каждом слое может быть адаптирована к конкретному применению для обеспечения оптимального распределения прочности и жесткости по всей детали, как в обычной AFP-системе.

Инструментарий печатается по требованию

Каждая ячейка SCRAM оснащена не только системой печати усиленного термопластика — уменьшенной, более ловкой AFP с втульковым консолидированием (ISC) — но и системой быстрого изготовления инструментов на основе передовитого процесса FFF. Обычная автоматизированная укладка волокна требует значительных инвестиций в жесткий инструментарий, который негибок, дорог и требует длительных сроков подготовки. В отличие от этого, SCRAM может просто напечатать поддерживающий инструмент по требованию, начиная с простой плоской пластины. Позже, после завершения печати детали, материал инструмента растворяется, что позволяет быстро итерировать дизайн. Это также позволяет создавать геометрии деталей, такие как внутренние каналы, которые трудно или невозможно произвести обычными методами.

Мультиматериальная система

Помимо процесса печати непрерывным волокнисто-усиленным термопластиком (AFP ISC) и процесса печати поддерживающих инструментов FFF, ячейки SCRAM также оснащены соплом FFF, оптимизированным для отложения термопластического материала, усиленного короткими или «рублеными» волокнами. Включена проприетарная лазерная система нагрева, обеспечивающая исключительно прочные связи между слоями. Этот процесс идеален для ситуаций, когда укладка непрерывного волокна геометрически невозможна или нецелесообразна.

Как и процесс с непрерывным волокном, это процесс «настоящей 3D-печати», где слои не ограничены стеком плоскостей. Сложные геометрии, такие как ядра переменной плотности и другие внутренние структуры, могут быть напечатаны непосредственно на слоях с непрерывным волокном с широко меняющейся кривизной. При желании слои с непрерывным волокном затем могут быть отложены поверх структуры ядра с рубленым волокном, образуя верхнюю обшивку. Примеры материалов включают:

• Семейство термопластиков PAEK (полиарилкетоны) (PEEK, PEKK и др.)
• Найлоны и другие низкотемпературные термопластики (PA12, ABS и др.)
• Водорстворимые термопластики
• Карбоновое волокно
• Стекловолокно
• Борное волокно

Конфигурация ячейки SCRAM

Система SCRAM Electroimpact использует CNC-контроллер Siemens 840D и 6-осевого робота с запатентованным пакетом Accurate Robot, включающим непрерывную 6-ю ось робота для прохода коммуникаций с неограниченным вращением. Интерфейс смены инструмента позволяет бесшовно подхватывать и отпускать конечные эффекторы, включая мультиматериальный конечный эффектор отложения.

Ячейка включает нагреваемую строительную платформу с вращающейся горячей пластиной и размещается в нагреваемой строительной камере для контроля теплового расширения и усадки. SCRAM также комплектуется со стендом для купонов и калибровки, пакетом CAM-софта для программирования деталей и обучением для операторов, механиков и программистов.

Опциональные функции включают:

• Конечный эффектор высокопроизводительного экструзионного гранулирования пластика для быстрого отложения больших поддерживающих инструментов из недорогого сырья;
• Конечный эффектор субтрактивной обработки для обточки деталей и кондиционирования поверхностей поддерживающих инструментов для оптимальной отделки и точности;
• Частично многоразовая система поддерживающих инструментов с водорастворимой жертвенной прослойкой для коротких производственных серий.

О компании Electroimpact

Electroimpact — опытный поставщик производственной автоматизации и инструментов для авиакосмической отрасли. Компания — приют для инженеров, которые вертикально отвечают за всю работу от концепции до принятия заказчиком с минимальной бюрократией. Их проекты включают полные системы автоматизированной сборки для крыльев гражданских самолетов, системы AFP (автоматизированная укладка волокна), высокоточные роботизированные станки для сверления и крепления, нитковые станки для сборки панелей крыла и фюзеляжа, а также оборудование для манипулирования космическими аппаратами и спутниками.