Im Bereich der fortschrittlichen Fertigung definiert die Integration des großformatigen 3D-Drucks die traditionellen Prozesse immer wieder neu. Dies gilt zunehmend für Werkzeuge, Vorrichtungen und Formen, und dies geschieht im Großen und Ganzen bei Autoklavenformen, die eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Verbundwerkstoffkomponenten spielen, die in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und anderen Hochleistungsindustrien weit verbreitet sind. Dieser bahnbrechende Ansatz revolutioniert die Art und Weise, wie Formen hergestellt werden, und bietet eine Reihe von Vorteilen, die sich erheblich auf Effizienz, Kosteneffektivität und Designflexibilität auswirken.

In diesem Szenario hat sich Caracol mit Connova und Formbar zusammen getan um die Einführung der LFAM-Technologie in den Produktionsablauf von Connova für Composite-Teile voranzutreiben. Mit der LFAM-Plattform Heron AM, hat Caracol die Form für die Prepreg-Autoklav-Laminierung dieses Kohlefaserbauteils in 3D gedruckt. Ausgehend von der von Connova bereitgestellten 3D-Datei arbeiteten die Anwendungsingenieure von Caracol daran, das Teil für die additive Fertigung zu optimieren und die beste Pfadstrategie zu definieren. Heron AM 400, ausgestattet mit dem High Flow (HF) Extrusionskopf, hat zwei monolithische Teile mit einem Gewicht von je 130 kg in 15 Stunden pro Teil gedruckt. Durch die Extrusion eines hochleistungsfähigen Verbundwerkstoff wie z.B. DAHLTRAM C-250 CF (kohlenstofffasergefülltes Polycarbonat) hält das Werkzeug Hochtemperatur-Autoklavenprozessen von ca. 135°C und einem Druck von 6 bar stand.

Nach der Herstellung der Form wurde die werkzeugseitige Oberfläche von Formbar mechanisch bearbeitet, wobei eine 5-Achsen-CNC verwendet wurde, um die Anforderungen und Toleranzen der Luft- und Raumfahrt zu gewährleisten und eine Oberflächenrauheit von 0,8 μm und eine Maßtoleranz von 0,1 mm zu erreichen. Durch die Zusammenarbeit mit unserem Design- und Engineering-Team arbeitete das Unternehmen daran, eine optimale Abstimmung zwischen CAD und gedrucktem Teil zu erreichen. Die Nachbearbeitungsphase vervollständigte den Produktionszyklus und lieferte das fertige Werkzeug nahtlos an die Composite-Spezialisten der Connova Group, um das Bauteil im Prepreg-/ Autoklavenverfahren herzustellen.

Die Drohnennase aus Kohlefaser war das allererste Bauteil, das von der Connova Group aus einer 3D-gedruckten Form hergestellt wurde, die die Wirksamkeit und die tatsächlichen Vorteile der LFAM-Technologie von Caracol als Teil seiner fortschrittlichen Fertigungsprozesse bewertete.

Fakten:

• TECHNOLOGIE: LFAM Heron AM mit HF-Extruder + CNC-Nachbearbeitung
• MATERIAL: DAHLTRAM C-250 CF (PC 20CF)
• GRÖSSE UND GEWICHT: 1100 x 1100 x 900 mm, 260 Kg/Stück
• 3D-DRUCK-DÜSENGRÖSSE: 12 mm
• 3D-DRUCKZEIT: 30 Stunden

Durch den Einsatz des 3D-Großdruckers Heron AM 400 HF von Caracol profitieren die Produktions- und Lieferkette der Connova-Laminierform für die Luft- und Raumfahrt von mehreren Vorteilen, wie zum Beispiel:

• GEWICHTSREDUZIERUNG: 50%
• ABFALLREDUZIERUNG: 40%
• VERKÜRZUNG DURCHLAUFZEIT: 50 %
• EINSPARUNG KOSTEN: 30%
• PROZESSOPTIMIERUNG: nur ein monolithischer Stückzyklus, wodurch manuelle Arbeit wie das Kleben von Harzplatten oder -blöcken vermieden wird.

bietet LFAM bei der Herstellung von Autoklavenwerkzeugen an?
Autoklavenformen werden traditionell mit arbeitsintensiven Prozessen wie CNC-Bearbeitung oder manuellen Werkzeugen hergestellt. Die Nutzung der großformatigen additiven Fertigung zur Herstellung komplexer Formen mit beispielloser Präzision und Geschwindigkeit bietet eine Reihe von Vorteilen, die sich erheblich auf Effizienz, Kosteneffizienz und Designflexibilität auswirken.

Erhebliche Verkürzung der Vorlaufzeiten, die sich auf die Effizienz und die Markteinführungszeit auswirkt. Herkömmliche Methoden des Formenbaus können zeitaufwändig sein und oft Wochen oder sogar Monate in Anspruch nehmen. Mit dem großformatigen 3D-Druck können komplizierte Formen innerhalb weniger Tage hergestellt werden, was es Herstellern ermöglicht, ihre Produktentwicklungszyklen zu beschleunigen und schneller auf Marktanforderungen zu reagieren.

Nachhaltige Produktion mit nahezu null Abfall. Der additive Charakter des 3D-Drucks minimiert den Materialabfall, da bei diesem Verfahren nur die für das Endprodukt erforderliche Materialmenge verwendet wird. Dieser nachhaltige Ansatz trägt zur Schonung der Umwelt bei und optimiert gleichzeitig die Produktionseffizienz weiter.

Wirtschaftlichkeit und Ressourcenoptimierung. Der grossformatige 3D-Druck für die Herstellung von Autoklavenformen hat das Potenzial, die mit dem Werkzeugbau verbundenen Kosten erheblich zu senken. Herkömmliche Methoden erfordern oft teure Maschinen, qualifizierte Arbeitskräfte und umfangreiche Nachbearbeitungsschritte. Im Gegensatz dazu ermöglicht der 3D-Druck die Herstellung komplizierter Formen in einem einzigen, automatisierten Prozess, wodurch der Bedarf an manuellen Eingriffen minimiert und die Kosten für Bearbeitungsgeräte gesenkt werden, die nur für die Endbearbeitung vor der endgültigen Verwendung des Werkstücks benötigt werden.

Langfristige Wirksamkeit und Kosteneinsparungen. Grossflächige Formen können in einem einzigen Stück 3D-gedruckt werden, wodurch die Montage entfällt und das Risiko struktureller Schwächen verringert wird, die durch das Verbinden mehrerer Komponenten entstehen können. Dies führt zu robusteren, langlebigeren Werkzeugen, die zu langfristigen Kosteneinsparungen beitragen.

Designflexibilität und iteratives Prototyping. Die Flexibilität, die der großformatige 3D-Druck bietet, ermöglicht es Designern und Ingenieuren, komplexe Geometrien zu erforschen und schnell an Werkzeugkonstruktionen zu iterieren. Diese Freiheit, mit Formen, Hinterschneidungen und inneren Merkmalen zu experimentieren, ermöglicht die Herstellung von Formen, die zuvor als unpraktisch oder unerschwinglich galten. Auf diese Weise können Hersteller die Grenzen des Designs verschieben und die Leistung von Teilen optimieren und gleichzeitig die strukturelle Integrität wahren. Die iterativen Prototyping-Fähigkeiten des großformatigen 3D-Drucks ermöglichen auch einen agileren Produktentwicklungsprozess. Konstrukteure können Werkzeugkonstruktionen auf der Grundlage der realen Leistung schnell testen und verfeinern, was zu qualitativ hochwertigeren Endprodukten und geringeren Entwicklungsrisiken führt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der großformatige 3D-Druck die Landschaft der Autoklavenformenproduktion neu gestaltet und eine Reihe von Vorteilen bietet, die über Effizienz und Kosteneffizienz hinausgehen. Das gemeinsam mit Connova und Formbar entwickelte Projekt ist ein konkretes Beispiel für die Fähigkeit von LFAM, Hersteller in die Lage zu versetzen, die Grenzen der Innovation zu verschieben und gleichzeitig die Markteinführungszeit zu verkürzen. Da die Fertigungsindustrie weiterhin auf die additive Fertigung setzt, zielen die Dienstleistungen und Technologien von Caracol im großformatigen 3D-Druck fortschrittlicher Materialien darauf ab, ein Eckpfeiler in der Entwicklung der Autoklavenformenproduktion zu werden und Fortschritte in Bezug auf Leistung, Nachhaltigkeit und allgemeine Wettbewerbsfähigkeit voranzutreiben.