Federalny Instytut Badań i Testów Materiałów (BAM) opracowuje w projekcie SONRISA innowacyjne metody, aby szybciej, bardziej niezawodnie i taniej sprawdzać jakość metalowych elementów drukowanych w 3D. Celem jest uczynienie testowania komponentów wytworzonych addytywnie w lotnictwie bardziej efektywnym, co umożliwi szersze zastosowanie takich części. Dzięki zoptymalizowanej wadze te elementy pomagają również w redukcji zużycia paliwa i emisji.
Samoloty mają w przyszłości stać się lżejsze, aby oszczędzać paliwo i chronić klimat. Ważną rolę odgrywa w tym produkcja addytywna. Dzięki niej można wytwarzać szczególnie złożone, ale także lżejsze elementy metalowe, takie jak na przykład wysokoefektywne wymienniki ciepła. W lotnictwie każda oszczędność wagi ma znaczenie, ponieważ samoloty są eksploatowane przez wiele dziesięcioleci.
Jednak mimo potencjalnych korzyści, produkcja addytywna w lotnictwie jest dotychczas stosunkowo powoli wdrażana. Powód: W żadnej innej branży wymagania dotyczące bezpieczeństwa nie są tak wysokie. Każdy komponent istotny dla bezpieczeństwa musi być dokładnie sprawdzany pod kątem błędów przed jego zainstalowaniem. To jednak w druku 3D wciąż jest bardzo czasochłonnym i kosztownym procesem. Elementy są zazwyczaj bardzo delikatne i indywidualnie zaprojektowane. Możliwe wady, takie jak najmniejsze pory czy pęknięcia, nie są widoczne z zewnątrz, a konwencjonalne metody testowania napotykają tutaj swoje ograniczenia.
Kontrola jakości w procesie druku
Tutaj wkracza projekt SONRISA: Zespół opracowuje cyfrową metodę, która pozwala na monitorowanie i ocenę jakości elementu drukowanego w 3D już podczas procesu produkcji. Dzięki temu możliwe jest wczesne wykrywanie potencjalnych błędów i redukcja późniejszych testów. „Chcemy uczynić proces produkcji bardziej przejrzystym i już podczas wytwarzania rozpoznać, czy element spełnia wysokie wymagania lotnictwa” - mówi Gunther Mohr, kierownik projektu SONRISA w BAM. „To oszczędza czas, koszty i zasoby.”
W ramach projektu łączone są różne systemy pomiarowe, które monitorują proces druku 3D, a dokładniej, laserowe topnienie w proszku. W tej metodzie proszek metalowy nakładany jest warstwowo i topniony laserem. Systemy pomiarowe rejestrują między innymi, czy proszek jest równomiernie nakładany i czy powierzchnia elementu dostarcza wskazówek dotyczących ewentualnych wad.
Skrócenie czasów testów
Te informacje są łączone z wysokorozdzielczymi tomograficznymi zdjęciami rentgenowskimi komponentów. Dzięki temu sygnały z systemów monitorujących mogą być celowo porównywane z rzeczywistymi właściwościami elementu. Na podstawie tych informacji można wcześniej określić, które obszary w przyszłości będą musiały być szczególnie dokładnie sprawdzane. To czyni zapewnienie jakości znacznie bardziej efektywnym.
Dzięki nowym metodom testy mają być znacznie skrócone, ich dokładność zwiększona, a także wnieść istotny wkład w niezawodną ocenę stabilności procesów i jakości elementów wytwarzanych addytywnie. Dzięki temu zastosowanie elementów drukowanych w 3D w lotnictwie staje się bardziej atrakcyjne.
Partnerzy z branży lotniczej i produkcyjnej
W projekcie biorą udział oprócz BAM wiodące firmy z branży lotniczej i produkcyjnej, takie jak Boeing Deutschland GmbH, Liebherr-Aerospace Lindenberg GmbH (lider konsorcjum), MTU Aero Engines AG oraz Materialise GmbH, a także jako partner stowarzyszony Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH. Wnoszą one praktyczne doświadczenie oraz kompetencje badawczo-rozwojowe do projektu. Ponadto w regularnych odstępach czasu postępy projektu są omawiane z Agencją Unii Europejskiej ds. Bezpieczeństwa Lotniczego (EASA), aby z góry uwzględnić istotne aspekty certyfikacyjne. Projekt jest finansowany w ramach programu badawczego w dziedzinie lotnictwa LuFo VII-1 przez Federalne Ministerstwo Gospodarki i Energii (BMWE).
Kontakt:
www.bam.de
