Mit der Simulationstechnologie von Hexagon kann das Verhalten ultraleichter Hochleistungs-PEKK-Materialien von Stratasys und deren additive Fertigungsprozesse erfasst werden. So sollen leichtere Komponenten für nachhaltigere Flug- und Raumfahrzeuge künftig schneller auf den Markt kommen.
3D-gedruckte Kunststoffteile bieten der Luft- und Raumfahrt die Möglichkeit, den Energieverbrauch zu senken und die Reichweite neuer Flugzeuge zu erhöhen. Wenn die Materialien und die Prozesse von den Produktdesignern voll ausgeschöpft werden, lassen sich auch die durch Over-Engineering entstehenden Kosten sowie der Abfall und die Vorlaufzeiten herkömmlicher Fertigungsverfahren reduzieren. Aufgrund der strengen Sicherheitsanforderungen und -vorschriften der Branche geht die Einführung von Kunststoffen und additiven Verfahren für Strukturbauteile jedoch recht langsam voran. Simulationswerkzeuge, mit denen sich die tatsächliche Leistungsfähigkeit dieser Materialien auf Bauteilebene überprüfen lässt, sind das bislang fehlende Glied, um neue Entwicklungen schneller anwenden können.
Das Teil der Lukendeckel-Baugruppe für das Raumfahrzeug Orion wurde aus dem PEEK Antero 840CN03 von Stratasys 3D-gedruckt. (Foto: Stratasys)
Streng validierte Multiskalenmodelle neuer für die Luft- und Raumfahrt zugelassener PEEK-Materialien, wie Stratasys Antero 840CN03 und 800NA, werden nun in Hexagons Materialaustausch-Ökosystem Digimat bereitgestellt, einschließlich der zugehörigen Druckprozessparameter der für die Luft- und Raumfahrt geeigneten 3D-Drucker von Stratasys. Mit diesen detaillierten proprietären Modellen lassen sich digitale Zwillinge erstellen, die – noch bevor physische Prototypen hergestellt werden –prognostizieren, wie die Teile mit dem gewünschten Material und in einem für die Luft- und Raumfahrt zugelassenen Stratasys-Drucker hergestellt, in einer digitalen Realität mit realen Anwendungsfällen und Zertifizierungstests funktionieren.
Mit der offenen Anwendung Digimat können Hersteller leichtere Bauteile designen, deren Leistungsfähigkeit der von Metallen nicht nachsteht, und mithilfe etablierter Finite-Elemente-Analysen und Computer-Aided-Engineering-Tools Over-Engineering vermeiden. Darüber können Unternehmen, die Digimat in Verbindung mit Hexagons MSC Nastran und MSC Apex verwenden, die Zertifizierung und Dokumentation ihrer Arbeit vereinfachen und verkürzen.
Die für das FDM-Verfahren geeigneten Antero-Materialien kommen bereits in der Luft- und Raumfahrttechnik zum Einsatz. So fertigt Lockheed Martin, den Deckel der Andockluke für das NASA-Raumfahrzeug Orion mit Antero 840CN03. Die neuen Simulationswerkzeuge ermöglichen eine digitale Produktentwicklung- und -analyse sowie eine virtuelle Fertigung.
Foster Ferguson, Leiter des Geschäftssegments Luft- und Raumfahrt bei Stratasys, sagt: „Die Thermoplaste Antero 840CN03 und Antero 800NA überzeugen mit beispielloser Festigkeit sowie chemischer- und Temperaturbeständigkeit. Aufgrund ihrer Fähigkeit, Aluminium und Stahl in bestimmten Anwendungen zu ersetzen, und dank der Erkenntnisse und verwertbaren Daten der Simulationstechnologie von Hexagon zeichnet sich der wachsende Einsatz dieser 3D-gedruckten Materialien in der Luft- und Raumfahrt deutlich ab. Wir sind überzeugt davon, dass sie die komplexen Leistungsanforderungen der Hersteller erfüllen und dank der Kombination von innovativer Modellierungssoftware mit 3D-Druck die Produktionszeiten von Monaten auf Tage verkürzen können.“
Im Rahmen der bereits über ein Jahrzehnt andauernden Partnerschaft zwischen Stratasys und Hexagon wurden mehrere thermoplastische Hochleistungsmaterialien — z. B. Ultem 9085, Ultem 9085 CG, Ultem 1010 und Nylon12CF — charakterisiert und der Material- und Modellierungssoftware Digimat von Hexagon hinzugefügt.
