3D tisk v letalstvu in vesoljski industriji postaja čedalje bolj dostopno in zanesljivo z novimi certificiranimi materiali in zanesljivimi ter kakovostnimi 3D tiskalniki za enostavno uporabo. Tehnologija omogoča industriji hitrejše prilagajanje naročniku, hitrejše prototipiranje pri razvoju, izdelavo unikatnih kosov in še mnogo več.
Podjetje VOCUS GmbH je bilo ustanovljeno leta 2019 z namenom pospeševanja aditivne proizvodnje na področju raziskav in razvoja ter hitre izdelave prototipov. Glavni cilj je narediti proizvodnjo za letalstvo učinkovitejšo, inovativnejšo, hitrejšo in cenejšo. Eden od vznemirljivih raziskovalnih projektov je razvoj in proizvodnja priključnega hibridnega pogonskega sklopa za aplikacije v letalstvu, o čemer podrobneje razpravljamo v tej blog objavi.
Cilji projekta
Natančne in varne komponente
AdvanTec (holding, ki mu pripadata VOCUS GmbH in VisionZero GmbH) že več kot 20 let oblikuje za Airbus Helicopters (EC135, H145, NH90), prav tako so Airbusu pomagali pri razvoju kritičnih komponent potniških in tovornih letal(Airbus A320, A350 in A380).
Osnovna dejavnost podjetja VOCUS je izdelava prototipov, predserij in manjših serij s pomočjo proizvodnje z aditivnimi tehnologijami za letalsko industrijo, medicinsko tehnologijo in strojno industrijo. Na primer, VOCUS tiska aerodinamične obloge, ki se že uporabljajo v serijski proizvodnji, med njimi so mehansko obremenjeni kosi tipa Class II. Doslej je bilo te dele mogoče proizvajati le konvencionalno z visoko razpršenostjo proizvodnje. Ti deli imajo med drugim vnaprej določeno prelomno točko, ki se mora zlomiti v primeru preobremenitve, vendar se ne sme zlomiti pred to mejno obremenitvijo. Deli so zato natisnjeni na tiskalnik Markforged X7 z materialom Onyx in neprekinjenimi ogljikovimi vlakni.
VOCUS je dele topološko optimiziral in oblikoval za uporabo z aditivnimi tehnologijami, kar jim omogoča dosego višje natančnosti izdelave. V sklopu dokazovanja ustreznih natančnosti izdelave in zadovoljivih mehanskih lastnosti, se vsak 10 dobavljeni kos obremeni do porušitve. Do sedaj so še vsi deli uspešno prestali obremenitvene teste.
Izvedba
Aditivna proizvodnja za baterijske sklope
VOCUS tako s pomočjo aditivne tehnologije izdeluje različne prototipe za dele letal na področju aerodinamičnih oklepov, opreme v pilotski kabini, podvozja, antenskih zaščit za vgrajene WLAN usmerjevalnike in prototipe lastnega razvoja, kot je baterijski sklop za el. letalski pogon. AdvanTec trenutno izvaja dva raziskovalna projekta na področju električnega letalstva. Projekt E-ROP, ki se bliža koncu in se ukvarja z integracijo hibridno-električnega pogona za enosedežno letalo. Za ta projekt je bil razvit pogonski sklop, sestavljen iz niza baterij, krmilne elektronike, podaljševalnika dosega in pogona FES (Front Electric Sustainer).
Prvi polet je planiran Junija 2023. Cilj je preseči 350km le z uporabo električnega pogona in brez postankov.
Drugi projekt se osredotoča na nadaljnji razvoj obstoječe tehnologije baterij. Trenutno se baterijski moduli testirajo za različne kritične scenarije, kot je nevarnost pregrevanja baterijskih sklopov. Držala za celice, natisnjena iz Onyx FR, se testirajo, da se zagotovi, da ne bodo gorela neodvisno v primeru požara ene celice. Če bodo rezultati testa pozitivni, bodo te baterijske pakete množično proizvajali in uporabljali v raziskovalnem letalu. To baterijsko tehnologijo bi potem lahko uporabili tudi za druga letala. Potrebni odobritveni procesi so že upoštevani v fazi razvoja.
Izdelava delov na 3D-tiskalnikih Markforged, VOCUSU ne omogoča le hitrega prehoda od prototipov do serijske proizvodnje, ampak je tudi zelo stroškovno učinkovita in prihrani čas, saj proizvodni proces ne zahteva nobenih orodij. »Naši baterijski moduli imajo približno dvakrat večjo gostoto moči kot baterije, ki so bile prej uporabljene v tem letalu,« pravi Stefan Senger, izvršni direktor in vodja razvoja pri AdvanTec in VOCUS GmbH.
Rešitev
Za držala baterijskih celic se VOCUS zanaša na Onyx FR, samougasljiv in ognjevaren material, ki ga je možno tiskati na Markforged X7 tiskalniku.
Specifikacije materiala: Prenesite PDF
»Takoj ko bo mogoče namestiti to baterijo, bomo z našim raziskovalnim letalom lahko dosegli doseg 700 kilometrov. V nadaljnji razvojni fazi bo v letalo integriran podaljševalnik dosega (REX). Gre za Wankel motor z generatorjem, ki bo doseg razširil do 2000 kilometrov brez postanka. V končni fazi razvoja bo REX zamenjala vodikova gorivna celica. S tem bomo dosegli enega od naših ciljev, “letalstvo brez emisij”. Tej viziji sledimo z veliko strasti, vendar je pred nami še dolga pot,« pravi Stefan Gorkenant, izvršni direktor in vodja marketinga pri AdvanTec in VOCUS GmbH.
Drugi projekt se ukvarja z optimizacijo BMS (Battery Management System) za sisteme električne mobilnosti. Cilj je povečati učinkovitost in optimalno spremljanje baterijskih sistemov. Tudi tu AdvanTec in VOCUS GmbH dosledno uporabljata tiskalnike Markforged na področjih hitre izdelave prototipov ter proizvodnje predserij in majhnih serij. »Pri nas se ne sooča z razvojnimi preskoki samo baterijska tehnologija, ampak tudi celotna periferija, kot sta gradnja modulov in nadzor celic. Aditivna proizvodnja je ključ do hitrega in poceni izvajanja razvoja,« pojasnjuje Stefan Gorkenant.
VOCUS je sodeloval z enim tiskalnikom Keyence in štirimi 3D tiskalniki Markforged (en X7, dva Mark Two in en Onyx One). Z X7 lahko izkoristijo potencial za letalsko industrijo, saj lahko tiskajo z ognjevarnim Onyx FR.
Prenesite članek v PDF obliki.
Za več informacij o Markforged ponudbi, lahko obiščete našo spletno stran. Ali pa nas kontaktirajte na info@ib-caddy.si ali telefonsko številko 01 566 12 55.