Projecten

Vliegtuigonderdeel zo licht mogelijk construeren

Vliegtuigonderdeel zo licht mogelijk construeren

Onze TCPM ingenieurs werden dit keer uitgedaagd om een vliegtuigonderdeel zo licht mogelijk te construeren. Voor het realiseren van dit product werd voor 3D metaal printen gekozen. Om de kennis omtrent de productie en de ‘design rules’ te vergroten is er contact gezocht met Addfab, een bedrijf dat zich bezighoudt met de ontwikkelingen van additive manufacturing van metalen onderdelen.

fig1

Ontwerpen en FEA

TCPM heeft tijdens het ontwerpproces gebruik gemaakt van FEA om het ontwerp door te rekenen en het product zo licht mogelijk te maken met behoud van de sterkte. Uiteindelijk is het gewicht, na een aantal ontwerp- en FEA iteraties, met bijna 70% gereduceerd en kan het product nog steeds dezelfde krachten en spanningen hebben.

Een groot nadeel van ontwerpen op sterkte met volume reductie, is dat er veelal ronde vormen en dubbel gekromde vlakken ontstaan. Hierdoor heeft het ontwerp ondersnijdingen, die het bijna onmogelijk maken om het nauwkeurig te fabriceren met reguliere verspanende productiemethoden.

 

Figuur 3: FEA resultaten evenaren conventioneel ontwerp

Figuur 3: FEA resultaten evenaren conventioneel ontwerp

AM for metal

AM staat voor Additive Manufacturing, een fabricage methode waarbij materiaal wordt toegevoegd, in tegenstelling tot traditionele productiemethoden, waarbij materiaal wordt verwijderd. AM heeft haar meerwaarde al bewezen bij het 3D printen van kunststoffen. De mogelijkheden en kwaliteit om ook metalen onderdelen 3D te printen nemen toe. Genoeg voor TCPM om een workshop ‘AM for Metal’ te volgen en haar kennis op dit gebied te vergroten. Om dit product te maken is gekozen voor AM in metaal. Dit productieproces sluit naadloos aan bij deze manier van ontwerpen.

Figuur 04: Design voor 3D metaal printen

Figuur 04: Design voor 3D metaal printen

TCPM met AM for metal

TCPM heeft een workshop gevolgd bij Addfab om met de afdeling Engineering meer kennis te vergaren op het gebied van 3D printen van metaal, want het werkt niet altijd zo vanzelfsprekend als het klinkt. Alhoewel 3D printen met metaal veel vormvrijheden geeft, die met reguliere productiemethoden niet of bijna niet te maken zijn, zijn er richtlijnen waar aandacht aan besteedt dient te worden. Omdat het product laag voor laag wordt opgebouwd, dient een goede opspanrichting gekozen te worden. De opspanrichting heeft namelijk veel invloed op de hoeveelheid te gebruiken ondersteuningsmateriaal, en de printtijd die daarvoor benodigd is, en beïnvloed uiteindelijk de sterkte van het eindproduct. 

Figuur 5: Product oriëntatie beïnvloedt de uiteindelijke sterkte en benodigde ondersteuningsmateriaal

Figuur 5: Product oriëntatie beïnvloedt de uiteindelijke sterkte en benodigde ondersteuningsmateriaal

In de figuren 6 is te zien hoe het printen te werk gaat. Er wordt met een laser in een laag metaalpoeder een patroon gelaserd, hierdoor smelt het metaalpoeder vast aan de metalen basisplaat. Vervolgens wordt er weer een laag metaalpoeder over de vorige laag gelegd en wordt de volgende laag gelaserd aan de vorige laag. Dit wordt herhaald totdat een eindproduct is ontstaan. Het eindproduct wordt uit de machine gehaald en de ondersteuningen, ook wel supports genoemd, worden verwijderd. Als laatste wordt het product in een oven afgebakken om de interne spanningen kwijt te raken (ontlaten), daarnaast wordt het product zachter en minder bros.

Figuur 6: Functionele weergave werking 3D printer

Figuur 6: Functionele weergave werking 3D printer

Waarom TCPM werkt aan kennis op het gebied van FEA en AM

Door gebruik te maken van FEA en AM zijn de volgende punten sterk te beïnvloeden:

  1. Het ontwerp kan geoptimaliseerd worden op basis van massa en het gewicht kan hiermee gereduceerd worden, zonder rekening te hoeven houden met veel verschillende productiemethoden.
  2. De vormvrijheid geeft je de mogelijkheid om een product zeer specifiek te ontwerpen, om bijvoorbeeld een geoptimaliseerde flow door je product te krijgen of een specifieke thermische geleiding te krijgen.
  3. Het combineren van functionaliteiten in één product leidt vaak tot een reductie van onderdelen en beperkt de assemblagetijd, de assemblagestappen en de kans op assemblagefouten.
  4. Er hoeft geen fysieke spare part voorraad bijgehouden te worden, want 15 jaar later kan een reserveonderdeel nog steeds geprint worden.
  5. Het printen van spare parts kan worden uitbesteed en in de toekomst zelfs bij de klant zelf neergelegd worden.

 

Filter projecten

Zoeken

Laatste nieuws

Onze aanpak voor groei

TCPM is een onafhankelijk ingenieurs- en adviesbureau met ruim 200 medewerkers en 5 vestigingen in Nederland. We groeien al meer dan 25 jaar, samen met onze klanten. Die kennen we dan ook door en door. 

Ook groeien? Wij helpen u met complete en integrale oplossingen voor uw industriële omgeving. We maken industriële bedrijven beter door strategisch meedenken te koppelen aan een slimme en praktische aanpak. Onze combinatie van engineering, industriële veiligheid en projectmanagement is daarbij de sleutel.

Contact

Hoofdkantoor TCPM

Boogschutterstraat 40
7324 BA Apeldoorn

T. +31 (0)88 220 14 00
E. tcpm@tcpm.nl 

Bekijk alle vestigingen

© 2018 TCPM. All Rights Reserved. Designed By MarkT-DEsign

Zoeken