Ako spoločnosť Wayland Additive posúva hranice výroby pre obranný a letecký priemysel

Spoločnosť Wayland Additive prináša do aditívnej výroby kovov novú úroveň procesnej stability a materiálovej slobody vďaka technológii NeuBeam®. Tá spája výhody elektrónového lúča s neutralizáciou náboja, čím eliminuje typické obmedzenia tradičnej technológie EB-PBF/EBM - konkrétne hromadenie náboja, potrebu rozsiahleho predspekania práškového lôžka a z toho vyplývajúce obmedzenia potlačiteľných materiálov. Pre letecký a obranný priemysel to znamená ľahšie, pevnejšie a teplotne odolnejšie diely s vyššou opakovateľnosťou a produktivitou.

NeuBeam® vs. EBM a L-PBF: čo sa skutočne mení

Konvenčná EB-PBF (EBM) si zvyčajne vyžaduje vysoké predhrievanie a predspekanie vrstvy prášku; L-PBF/SLM je obmedzená teplotnými gradientmi a citlivosťou na odrazivosť/absorpciu lasera. NeuBeam® aktívne potláča nabíjanie prášku, rozširuje procesné okno a znižuje zvyškové napätia a riziko deformácie v tenkostenných a dlhých prvkoch - čo je rozhodujúce pre konštrukcie UAV, výmenníky tepla, aerodynamické a motorové komponenty.

Calibur3®: parametre pre kritické aplikácie

Výrobný systém Calibur3® ponúka stavebný objem 300 × 300 × 450 mm, typickú hrúbku vrstvy 50-90 µm, priemer stopy ~150 µm (katóda W; LaB₆ ~100 µm), zdroj elektrónov do 5 kW / 60 kV a procesné teploty do približne 1000 °C (v závislosti od materiálu a nastavenia). Táto kombinácia umožňuje výrobu veľkých jednodielnych dielov, ako aj vysoko namáhaných detailných dielov s kontrolovanou mikroštruktúrou - so stabilnejšou spekanou plochou a bez potreby predspekania lôžka prášku.

Materiály pre obranu a letectvo: od titánu po volfrám

Širšie procesné okno NeuBeam® otvára cestu k náročným zliatinám a žiaruvzdorným kovom. Napríklad volfrám (W) - kov s najvyššou teplotou tavenia 3422 °C, strategický pre hypersoniku, jadrové a obranné aplikácie (tepelné štíty, kolimátory, EM/RF prvky) - bol v spolupráci s partnermi kvalifikovaný. Osvedčili sa aj titánové a niklové superzliatiny (Inconel) alebo meď pre diely s vysokými požiadavkami na tepelnú a elektrickú vodivosť.

Čo to znamená pre kvalifikované diely

• Nižšie zvyškové napätia a menšia náchylnosť na praskanie v tenkostenných a dlhých dieloch → vyššia výťažnosť leteckých konštrukcií a funkčných častí motorov.
• Vyššia produktivita vďaka veľkému objemu 300 × 300 × 450 mm a tlači bez predbežného zapekania práškového lôžka → menej krokov, kratší čas od prototypu po pilotnú sériu.
• Rozšírený sortiment materiálov vrátane volfrámu → nové konštrukčné možnosti pre letectvo/obranu (odolnosť voči teplu, erózii/ablácii, žiareniu).

Implementácia: od výskumu a vývoja po výrobu

Skúsenosti z priemyslu a výskumu ukazujú, že práškové tavenie s neutrálnym elektrónovým lúčom je pripravené na vývoj materiálov aj na nasadenie do výroby - od kvalifikácie parametrov cez NDT/CT kontrolu až po nábeh malých sérií. Dôraz na monitorovanie v procese a otvorené režimy pri vývoji prášku/zliatiny skracuje uzavretie parametrického okna a urýchľuje certifikáciu dielov.

"Neutralizácia elektrostatického nabíjania prášku a väčšia teplotná rezerva procesu poskytujú inžinierom v leteckom a obrannom priemysle väčšiu voľnosť pri navrhovaní a výrobe - najmä v prípade tenkostenných a tepelne vysoko namáhaných dielov. "

Matyáš Chaloupka, 3Dees Industries

Typické aplikácie

• Letecký a kozmický priemysel: ľahké mriežkové segmenty, integrované výmenníky tepla, funkčné časti motorov - ciele: nižšia hmotnosť, vyššia teplotná odolnosť, menej spojov.
• UAV / obrana: konštrukčné uzly s riadeným chladením, EM/RF komponenty, volfrámové prvky pre extrémny tepelný tok a ablačnú odolnosť.

Kľúčové metriky (na rýchle technické porovnanie)

• Objem zostavy: 300 × 300 × 450 mm (Calibur3®)
• Hrúbka vrstvy: typ.
• 50-90 µm
• Priemer stopy elektrónového lúča: ~150 µm (typicky)
• Napájanie: do 5 kW / 60 kV
• Procesné teploty: do ~1000 °C (v závislosti od materiálu/parametrov)
• Materiály: Ti, Inconel/Ni-supersliatiny, Cu, W (žiaruvzdorné materiály)

Záver

Pre obranný a letecký priemysel ponúka spoločnosť Wayland Additive s technológiou NeuBeam® prakticky realizovateľnú cestu k súčiastkam, ktoré boli predtým nedostupné: tenkostenné, teplotne odolné a geometricky zložité súčiastky z náročných zliatin a žiaruvzdorných kovov - so stabilným procesom a škálovaním do 300 × 300 × 450 mm. Tam, kde L-PBF naráža na teplotné gradienty a tradičné nabíjanie prášku EBM, NeuBeam® poskytuje stabilitu, flexibilitu a materiálovú "suverenitu", ktoré letecký a obranný priemysel potrebuje pre novú generáciu platforiem.