Ne var, eğer eklemeli üretim hidrojen ekonomisine karmaşık parçalar özel olarak tasarlıyorsa? Tozu bir ışık anahtarı gibi hızlı bir şekilde nasıl açıp kapatabiliriz? Bir alet, ne kadar yük altında olduğunu nasıl kendiliğinden bilir? Formnext'te Fraunhofer ILT, Fraunhofer ortak standında eklemeli üretimi daha ekonomik hale getiren üç akıllı yanıtı sergiliyor.
Filtre yapısı, toz anahtarı veya sensör: Şu ana kadar ayrı bir parça, harici bir bileşen veya ek bir üretim adımı olan şeyler, giderek doğrudan eklemeli süreçlere veya üretilen yapıya entegre ediliyor. Bu yaklaşımı Fraunhofer Lazer Teknolojisi Enstitüsü ILT kararlılıkla sürdürüyor.
"Katkı üretimini sadece parça bazında değil, süreç zinciri açısından düşünüyoruz. Ek bir parça, üretim adımı veya bakım görevi tasarruf edilebilecek her yerde, yöntemlerimizle devreye giriyoruz," diyor Fraunhofer ILT'de Laser Powder Bed Fusion (LPBF) bölüm başkanı Dr. Tim Lantzsch. "Amaç, AM'yi daha ekonomik ve dolayısıyla daha rekabetçi hale getirmek. Başarıyla!"
Toz aç, toz kapat: Milisaniyeler içinde anahtarlama
Metal tozu, lazerle eklemeli kaynak (LMD) sırasında en büyük maliyet faktörlerinden biridir. Bunun önemli bir kısmı, lazer karmaşık bir yol planlaması sırasında kısa bir süre durduğunda, tozun devam etmesi nedeniyle, tesisin içinden kullanılmadan geçmektedir. Sonuçları: pahalı toz kaybı, kirli parçalar ve taşıma sistemleri ile tesis bileşenleri ve iş güvenliği için riskler.
Şu ana kadar mevcut çözümler, bir saniyeden fazla anahtarlama süreleri ve hareketli parçalarda aşınma ile tozu mekanik olarak anahtarlıyor. Sık ve kısa anahtarlama gerektiren yüksek dinamik LMD ve EHLA süreçleri için bu çok yavaş ve ekonomik değil.
Fraunhofer ILT tarafından geliştirilen Akışkan Toz Anahtarı, tozun işleme ulaştığı yer olan nozulda doğrudan açma kapama işlemi gerçekleştirir. Temel prensip, Venturi ilkesidir: Bir kontrol gaz akışı, kesit daralmasında bir vakum oluşturarak tozu bir toplama kabına çeker, böylece tozu işlem bölgesine yönlendirmek yerine. Toz yolunda mekanik hareketli parçalar bulunmadığı için, patentli sistem neredeyse aşınma ve bakım gerektirmeden çalışır. Sadece açma ve kapama işlemlerinin yanı sıra, birden fazla malzeme arasında geçiş yapma ve toz kütle akışının kademeli ayarlanmasını da sağlar.
Ekonomik kaldıraç oldukça büyüktür: Anahtar süresi mekanik sistemlere göre birden fazla büyüklükte düşmektedir. Kontrol gazının işletme maliyetleri, tasarruf edilen tozun malzeme maliyetlerinin üç büyüklükten daha düşük seviyesindedir.
"Her gram toz, kullanılmayan tozun sistemden geçmesi, maliyetleri tasarruf ettirir, parçayı korur ve kaynakları korur," diyor Fraunhofer ILT'de LMD kaplama ve ısıtma tedavisi grup lideri Viktor Glushych. Glushych, yenilikçi Fluidic Powder Switch'in önemli bir şekilde geliştirilmesine katkıda bulundu. "Özellikle sevindiğimiz bir durum, bu anahtarın sadece laboratuvar ortamında değil, ilk müşterilerde seri üretim aşamasında da çalışması. Tam olarak aradığımız şey buydu: endüstriyel kullanıma uygun, sağlam ve ekonomik bir çözüm."
Özel ölçülerde gözenekli yapılar
Metal parçalarında geçirgenlik genellikle ayrı üretilen metal köpükler, kumaşlar veya sinterlenmiş filtreler ile sağlanmaktadır; bunlar daha sonra birleştirilmelidir. Bu zaman alır, tasarım özgürlüğünü kısıtlar ve her birleştirme noktasında termal ve elektriksel direnci artırır.
Fraunhofer ILT'te araştırmacılar, kontrollü poroziteyi hedeflemek için Laser Powder Bed Fusion (PBF-LB/M) teknolojisini kullanıyor, bunu önlemek yerine. Böylece, yoğun ve geçirgen bölgeler tek bir monolitik parçada, keskin veya kademeli geçişlerle, herhangi bir son işlem olmadan oluşur.
LPBFCells projesinde, Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı (BMWE) tarafından desteklenen Fraunhofer ILT, bir elektrolyz hücresinin gözenekli taşıma katmanını (PTL) bir bütün olarak, üst üste yığılmış sinter katmanları yerine üretmektedir: daha düşük temas dirençleri, entegre akış alanı ve destek yapısı ile birlikte ve yeni hücre geometrilerinin çok daha hızlı yinelemesi ile. Fraunhofer ILT, Formnext 2026'da saf titandan yapılmış gradyan PTL'ye sahip bir elektrolyz hücresini gösteren bir gösterim yapacaktır.
"Poroziteyi bir tasarım özelliği olarak anlayarak, yoğun ve geçirgen yapıları parça işlevine göre hedefli bir şekilde şekillendirebiliriz," diyor Fraunhofer ILT'de bilimsel çalışan Alexander Neuke. "Bu, özellikle elektrolizörler veya yakıt hücreleri gibi hidrojen uygulamaları için ilginçtir; burada farklı poroziteler parça kalınlığı boyunca gereklidir. Ancak filtreler veya turbo makineler için de büyük bir potansiyel görüyorum."
Bileşenler, kendileri hakkında hikaye anlatıyor.
Eklemeli üretim, katman katman oluşur ve bu sayede tamamlanmış bir parçanın ulaşılamayan alanlarına erişim sağlanır. Bunu, Fraunhofer ILT'de İnce Film Süreçleri Grup Lideri Dr. Samuel Fink kullanıyor. Sensörleri doğrudan LPBF parçalarına entegre ediyor, örneğin basılı gerilme ölçüm bantları. Sensör katmanları, mürekkep püskürtme, aerosol püskürtme veya tampon baskı ile üretilir; bunlar, inşa sırasında veya sonrasında uygulanabilir ve hassas bir şekilde yerleştirilebilir. Bu şekilde üretilen akıllı parçalar, örneğin yük, deformasyon veya başlayan çatlak oluşumu hakkında gerçek zamanlı veriler sağlar.
Formnext'te enstitü, entegre edilmiş, yerinde basılmış bir deformasyon ölçüm sensörü ile bir anahtar işlevsel bir gösterici sunuyor. Yük altında, gömülü sensör, doğrudan parçanın içinde deformasyon ve gerilme dağılımı hakkında gerçek zamanlı veriler sağlıyor; mekanik aşınma ve termal yüklenmelerden korunmuş durumda. Bu, durum izleme, öngörücü bakım ve güvenlik kritik uygulamalar için daha fazla işletme güvenliği sağlarken, aynı zamanda dış kablolama ve ölçüm noktalarının ortadan kalkmasıyla sistem karmaşıklığını azaltıyor.
"Herkes eklemeli sensörler arıyor, ancak hala sağlam, verimli süreçler ve uygun malzemeler eksik," diyor Samuel Fink. "Akıllı Anahtar ile nelerin mümkün olduğunu gösteriyoruz: Sensörler, parçanın en çok önem taşıyan yerlerinde verileri sağlıyor. Bu, gerçekten seri üretime yakın eklemeli sensör çözümlerine giden yolda önemli bir adım."
Fraunhofer ILT at Formnext at the Fraunhofer joint stand D31 in Hall 11.0
İletişim:
