Das Design für die additive Fertigung birgt mehrere Herausforderungen, darunter nicht zuletzt das Fehlen etablierter Designvorgaben für Teile, die in regulierten Branchen verwendet werden. Im Gegensatz zu Metall, wo diese statistisch ermittelten mechanischen Eigenschaften gut bekannt sind, gibt es für die additive Fertigung mit Polymeren nur wenige solche Ressourcen..
Die gute Nachricht ist, dass sich dies ändert. Die neue additive Industrielösung Stratasys AIS™ bietet einen Weg, um auf die Konstruktionsfreigaben für drei Hochleistungs-FDM®-Materialien zuzugreifen:
Stratasys veröffentlicht Datenblätter für alle seine Materialien, die unter anderem physikalische und mechanische Eigenschaften enthalten. Wie unterscheiden sich diese von einer Datenbank mit zulässigen Konstruktionswerten, da diese ebenfalls Informationen zu Materialeigenschaften enthält?
Kurz gesagt: Standard-Datenblätter enthalten die grundlegenden Eigenschaften eines 3D-Druckmaterials. Im Gegensatz dazu enthält eine Datenbank mit Design-Freigaben für Materialien statistisch ermittelte Designwerte, die auf umfangreichen Tests mit mehreren Materialchargen, Druckern und unter verschiedenen Bedingungen basieren. Sie enthält außerdem Anforderungen an die standardisierte Verarbeitung, die Druckerkonfiguration und die Qualitätskontrollen, um Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit zu gewährleisten. Dies ist in der Regel für kritische Anwendungen oder für Teile erforderlich, die in einer regulierten Branche wie der Luft- und Raumfahrt verwendet werden.
Bleiben wir beim Beispiel der Luft- und Raumfahrt: Wenn ein Ingenieur ein polymeres Additivmaterial für ein Flugzeugteil qualifizieren möchte, hatte er bisher nur eine Möglichkeit – einen zeitaufwändigen und teuren internen Qualifizierungsprozess zu durchlaufen. Er kann nicht einfach eine MIL-STD- oder ASTM-Spezifikation für ein polymeres Additivmaterial nachschlagen, wie er es bei Metallen tun kann, da es für diese Materialien größtenteils keine Normen gibt.
Dafür gibt es mehrere Gründe, aber ein wichtiger Grund ist, dass die additive Technologie mehr als nur ein Material umfasst – sie ist ein Prozess, der mehrere Faktoren beinhaltet, darunter Unterschiede zwischen den Druckern, deren Wartung und Materialschwankungen. Um ein 3D-gedrucktes Teil zu qualifizieren, muss ein Unternehmen daher viel Zeit und Ressourcen aufwenden, um einen Materialstandard sowie einen Prozess zu testen und zu etablieren, mit dem dieser Standard konsistent hergestellt und aufrechterhalten werden kann.
Genau dieses Problem soll die additive Industrielösung AIS von Stratasys lösen. Sie liefert die Materialzulassungsstandards, den Prozess und die Kontrollen, die ein Hersteller durch strenge Tests und Validierungen selbst entwickeln müsste. Mit AIS wird der Arbeitsaufwand für den Hersteller erheblich reduziert – er muss lediglich nachweisen, dass er gedruckte Teile herstellen kann, die dem festgelegten Standard entsprechen. Das bedeutet einen deutlich geringeren Zeit- und Kostenaufwand.
Wie bereits erwähnt, besteht das AIS aus mehreren Teilen, wobei die Kernelemente den Weg zur Nutzung der Designfreigaben für die Materialien ULTEM™ und Antero bilden. Die Datenbank mit den Eigenschaften der einzelnen Materialien wurde in Zusammenarbeit mit dem National Center for Advanced Materials Performance (NCAMP) entwickelt und ist nun öffentlich zugänglich und für Hersteller verfügbar. Das AIS umfasst außerdem die Werkzeuge, Dokumentationen und Schulungen, die zur Optimierung des Qualifizierungsprozesses erforderlich sind.
Die additive Fertigung bietet in vielen Szenarien zahlreiche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Fertigung. Obwohl ihre Verwendung für missionskritische Anwendungen in regulierten Branchen einige Herausforderungen mit sich bringt, hilft die AIS-Lösung dabei, diese Hürden zu überwinden und gleichzeitig erhebliche Zeit- und finanzielle Ressourcen einzusparen.
Laden Sie unseren Solution Guide herunter, um mehr über den Umfang von AIS und die damit verbundenen Vorteile zu erfahren. Oder contact a Stratasys representative um die potenziellen Vorteile für Ihr Unternehmen zu besprechen und Fragen zu stellen.
9085, 1010 und ULTEM™ sind Marken von SABIC, seinen verbundenen Unternehmen oder Tochtergesellschaften.
Stratasys veröffentlicht Datenblätter für alle seine Materialien, die unter anderem physikalische und mechanische Eigenschaften enthalten. Wie unterscheidet sich das also von einer Design Allowables-Datenbank, da diese auch Informationen zu Materialeigenschaften liefert?
Kurz gesagt, Standarddatenblätter bieten die Basisfunktionen eines 3D-Druckmaterials. Im Gegensatz dazu enthält die Design Allowables-Datenbank eines Materials statistisch abgeleitete Designwerte, die auf umfangreichen Tests über mehrere Materialchargen, Drucker und Bedingungen basieren. Es enthält außerdem Anforderungen an standardisierte Verarbeitung, Druckerkonfiguration und Qualitätskontrollen, um Wiederholbarkeit und Rückverfolgbarkeit sicherzustellen. Dies ist in der Regel für kritische Anwendungen oder für Teile in einer regulierten Branche wie der Luft- und Raumfahrt erforderlich.
Wenn man bei einem Luft- und Raumfahrtszenario bleibt: Wenn ein Ingenieur ein Polymeradditivmaterial für ein Flugzeugteil qualifizieren möchte, hatte er traditionell nur eine Möglichkeit – einen zeitaufwändigen und teuren internen Qualifizierungsprozess zu beginnen. Sie können nicht einfach eine MIL-STD- oder ASTM-Spezifikation für ein additives Polymermaterial nachschlagen wie bei Metallen, weil diese Standards größtenteils nicht existieren.
Dafür gibt es mehrere Gründe, aber ein wesentlicher ist, dass additive Technologie mehr als nur ein Material ist – es ist ein Prozess – der mehrere Faktoren umfasst, darunter Unterschiede von Drucker zu Drucker, deren Wartung und Materialvariabilitäten. Um ein 3D-gedrucktes Teil zu qualifizieren, muss ein Unternehmen erhebliche Zeit und Ressourcen darauf verwenden, einen Materialstandard sowie einen Prozess zu testen, der diesen Standard zuverlässig erzeugt und aufrechterhält.
Das ist jedoch das Problem, das die Stratasys AIS additive industrielle Lösung lösen soll. Sie liefert die materialzulässigen Standards, den Prozess und die Kontrollen, die ein Hersteller durch rigorose Tests und Validierung eigenständig entwickeln müsste. Mit AIS wird die Arbeitsbelastung des Herstellers erheblich reduziert – es muss nur gezeigt werden, dass gedruckte Teile produziert werden können, die dem etablierten Standard entsprechen. Das bedeutet viel weniger Zeit und weniger Geld, um dorthin zu gelangen.
Die additive Fertigung bietet in vielen Szenarien mehrere Vorteile gegenüber der traditionellen Fertigung. Obwohl der Einsatz für geschäftskritische Anwendungen in regulierten Branchen einige Herausforderungen darstellt, hilft die AIS-Lösung, diese Hürden zu überwinden und spart den Herstellern erhebliche Zeit und finanzielle Ressourcen.
Für einen genaueren Blick laden Sie unseren Lösungsleitfaden herunter und erhalten Sie mehr Details darüber, was AIS beinhaltet und wie es helfen kann. Oder kontaktieren Sie einen Vertreter von Stratasys, um die möglichen Vorteile für Ihre Operation zu besprechen und Fragen zu stellen.
