Stratasys, Inc.

реклама
Stratasys, Inc.
Применение технологи Прямого
цифрового производства(DDM) в
аєрокосмической и оборонной
промышленности
Профиль компании Stratasys
Головной офис компании
Редай
Склад
– Основана Скотом Крампом в1989
– Расположение: Миннесота, Эден
Прейре
– Более 400 сотрудников
– Офисы по всему миру
Технология FDM
1.
Данные из CADсистемы или из
системы реверсинжиниринга
2. Производство по
технологии FDM
3. Удаление материала
поддержки
FORTUS технические преимущества
• Преимущества системы
– Большой выбор материалов для получения необходимых
свойств детали
– Опции обработки детали [Программное обеспечение]
– Точность спецификации
– Высокая скорость построения
• Преимущества производства
– Расширение возможностей производства
– Не требует сопровождения
–
• Сохранение ОС
– Материалы на 100% пригодные для переработки
– FDM- производство потребляет в 5 раз меньше энергии
чем обработка на станке с ЧПУ
Свойства материалов FDM
Прочность и Деформация при нагреве
Модуль упругости и Прочность на изгиб
360
Жесткий
Flexural Modulus [KSI]
Heat Deflection [˚F]
400
PPSF
350
ULTEM 9085
300
PC
PC-ISO
250
200
ABS
ULTEM
9085
350
340
ABS
330
PC
PPSF
320
310
PC-ISO
Прочный
300
150
5
6
7
8
9
10
Tensile Strength [KSI] @ AMB
8
10
12
14
16
Flexural Strength [KSI]
18
Свойства материалов FDM
Оптимизировано для высокой плотности
Спецификация
Материал Механические свойства
Тест
AMB
-65F
AMB
180F
270F
ULTEM
Предел прочности
ASTM D638
10.4 KSI (10)
17.5 KSI (6)
12.7 KSI (6)
8.7 KSI (6)
6.7 KSI (11)
ULTEM
Модуль упругости
ASTM D638
0.32 MSI (10)
0.48 MSI (6)
0.40 MSI (6)
0.36 MSI (6)
0.32 MSI (11)
ULTEM
Прочность при сжатии
ASTM D695
Не тестирова н
21.1 KSI (6)
15.3 KSI (6)
10.5 KSI (6)
Не тестирован
ULTEM
Модуль сжа тия
ASTM D695
Не тестирова н
0.29 MSI (6)
0.28 MSI (6)
0.28 MSI (6)
Не тестирован
ULTEM
Прочность на сдвиг [0.25" толщина]
ASTM D732
Не тестирова н
10.1 KSI (6)
8.3 KSI (6)
6.3 KSI (6)
Не тестирован
PPSF
Прочность на ра стяжение
ASTM D638
8.0 KSI (10)
13.4 KSI (6)
10.2 KSI (6)
5.31 KSI (8)
3.96 KSI (11)
PPSF
Модуль прочности
ASTM D638
0.30 MSI (10)
0.37 MSI (6)
0.32 MSI (6)
0.29 MSI (8)
0.27 MSI (11)
PPSF
Прочность при сжатии
ASTM D695
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирован
PPSF
Модуль сжа тия
ASTM D695
Не тестирован
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирован
PPSF
Прочность на сдвиг [0.25" толщина]
ASTM D732
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирова н
Не тестирован
PC
Предел прочности
ASTM D638
9.8 KSI (10)
12.3 KSI (6)
8.9 KSI (6)
6.5 KSI (6)
Не тестирован
PC
Модуль упругости
ASTM D638
0.33 MSI (10)
0.37 MSI (6)
0.34 MSI (6)
0.32 MSI (6)
Не тестирован
PC
Прочность при сжа тии
ASTM D695
Не тестирова н
13.8 KSI (6)
10.9 KSI (6)
8.7 KSI (6)
Не тестирован
PC
Модуль сжатия
ASTM D695
Не тестирова н
0.27 MSI (6)
0.26 MSI (6)
0.26 MSI (6)
Не тестирован
Не тестирова н
9.0 KSI (6)
7.4 KSI (6)
6.0 KSI (6)
Не тестирован
PC
Прочность на сдвиг [0.25" толщина]
ASTM D732
Свойства материаловFDM
FDM материал
µm/(m·C˚)
in/(in·F˚)
69.83
3.93E-05
PPSF
ULTEM
65.27
3.67E-05
PC
79.23
4.46E-05
SR30
115.53
6.50E-05
Метод тестирования:
ASTM E228
Test House:
NIAR
Машина:
TA TMA Q400
Испытательная аппаратура:
Щуп расширения
Метод теста:
Контроль силы 0.05N
Нагрев:
5ºC/min
Абсорбция жидкости
Stra-0807-1-FLAT -ULTEM-9085-ETW-01L Stra-
Statasys - Set 1
0802-1-END-ULTEM-9085-ETW-18T Stra-0802-3EDGE-ULT EM-9085-ET W-07L Stra-0807-2-FLAT -
0.6
PC-ETW-01L
Stra-0802-2-END-PC-ET W-13T Stra-0802-4-EDGEPC-ETW-07L
0.5
ULTEM 9085 0.35%-0.50%
% Weight Gain (Total)
Коэффициент теплового расширения
0.4
0.3
`
0.2
PC 0.15%-0.25%
0.1
0.0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Time (days)
Температурный спектр:
ULTEM
-60ºC +170ºC
-73ºF +338ºF
SR30
-60ºC +110ºC
-73ºF +230ºF
PC
-60ºC +140ºC
-73ºF +284ºF
PPSF
-60ºC +200ºC
-73ºF +392ºF
Результаты теста
• Низкая абсорбция жидкости
• Ориентация построения не выявила
особенных изменений
• На 1 материал тестировалось 18 образцов
45
Высококачественный материал для авиакосмической индустрии
• ULTEM 9085
– Термальный пластик
– Эффективно применяется в
авиакосмической индустрии
• Сертификат соответствия материала
– Доступен по запросу
• Обеспечивает
– Высокий предел прочности и
прочность на сжатие
– Высокую операционную температуру
– Прошел тест FAR 25.853
Свойства материала ULTEM 9085
Свойства ULTEM 9085 в зависимости от температуры
• 6 образцов материала на каждый замер температуры
0.5
20
0.4
15
0.3
10
5
0.2
-65 Dry
AMB
+180 Wet
Temperature [F]
Пре де л прочности [KSI]
ASTM D638
Modulus [MSI]
Strength [KSI]
25
Прочность при сжа тии [KSI]
ASTM D695
Прочность на сдв иг [KSI]
ASTM D732
Модул ь упругости [MSI]
ASTM D638
Модул ь сжатия [MSI] ASTM
D695
Сравнение сила-вес
ULTEM 9085 и высококачественные авиационные
алюминиевые сплавы
Соотношение сила-вес = предел прочности (ksi) / плотность (lb/in^3)
ULTEM 9085 в сравнении с Авиационными алюминиевыми сплавами
900
ULTEM 9085
2024
800
6061
7075
700
St re n gt h T o W e ig ht R at io
600
500
400
300
200
100
0
ULTEM 9085
2024-0
2024-T6
6061-0
6061-T4
6061-T6
7075-0
7075-T6
Получение готовых деталей
• Прямой метод FDM
– Вся деталь из материала FDM
• Гибридный метод FDM
– Комбинация из материалов FDM и традиционных
материалов
– FDM обеспечивает получение сложной поверхности
– Traditional materials provide load paths or hard points
– FDM и традиционные материалы, которые добавляются
во второй стадии
• Армированный FDM
– FDM каркас «обернут» в композитный материал
– Гальванизированный FDM
Прямой метод FDM – получение конечной детали
• Воздуховоды
– Построение тонкой стенки
– Жесткий при температуре
– Доступны большие детали сложной формы
• Вторичные структуры
– Сложные поверхности без мех.обработки
– Уменьшение веса путем оптимизации
структуры внутренней поддержки
– Функция консолидации(укрепления) детали,
которая нет в других методах производства
• Специализированные применения
– Интегрированные структуры и электроника
– Контроль поверхностей
Детали
• Свойства деталей
– Тесты подтвержденные
космическим агентством США
– Неструктурированные детали
– Огромный спектр решений в
авиации
• Сертификация свойств материала
Pictures courtesy of Evektor
– Тесты в работе
– Исследования, подтвержденные
министерством обороны США
Picture courtesy of RapidPSI
Беспилотные системы
• Беспилотные летательные аппараты
Pictures courtesy of Draganfly
– FDM технология широко приспособлена к
требованиям заказчика
– Легко адаптируется
– Снижение времени цикла производства
– Прямое построение устраняет мех.обработку
• Производители,использующие эту
технологию
– Draganfly: БПЛА для наблюдения
– Leptron: БПЛА для наблюдения
(RDASS)
– Embry-Riddle: Монокоптер
– Swiss UAV: вертолет БПЛА
– Boeing UAV: AFRL
Pictures courtesy of
Leptron
Pictures courtesy of
Embry-Riddle
Picture courtesy of NEO S-300
VTOL UAV Swiss UAV GmbH
Беспилотные системы
• БПЛА
– FDM технология широко приспособлена к
требованиям заказчика
– Легкая адаптация
– Success Stories
• Boeing UAV – US Air Force Funded Study – Неподвижное крыло
FDM UAV
• Swiss UAV – Вертолет БПЛА
Pictures courtesy of BoeingPicture courtesy of NEO S-300
VTOL UAV Swiss UAV GmbH
Получение конечной детали
• Прямой метод FDM
– Вся деталь из материала FDM
•
Гибридный метод FDM
– Комбинация материалов FDM и традиционных материалов
– FDM обеспечивает получение сложной поверхности
– Традиционные материалы обеспечивают укрепление и жесткость
конструкции
– FDM и традиционные материалы, который добавляются на
второй стадии
• Армированный FDM
– FDM каркас «обернут» в композитный материал
– Гальванизированный FDM
Гибридный метод FDM – получение конечной детали
Применение
• Комбинация FDM и традиционных материалов
– FDM обеспечивает сложную форму с возможностью
интегрирования
– Традиционные материалы обеспечивают высокое
напряжение при нагружении
Интегр.
Элемент
Вмонтирован.
Метал.
Поддержка
Сложная
форма
Конечные детали
• Армированный FDM
– FDM каркас обернут в композитный материал
Армированный FDM – производство конечных деталей
• Композитный многослойный FDM
– Сетчатая структура
– Композитные многослойные детали
– Эпоксидная смола и листовой клей легко соединяются с
Ultem, PC, и материалами ABS
– Низкая температура отверждения смолы минимизирует
коэффициент теплового расширения
• Гальванизированный FDM
– ABS и ULTEM легко гальванизируется
– Высокие напряжения можно снимать
Сетчатая структура
Современные прямые цифровые композиты (DDAC®)
•
•
•
•
•
•
Технология защищена тремя патентами
Используется технология аддитивного
производства для создания
самоподдерживающейся полимерной
структуры сетчатого типа
3D-CAD управление
Сложные варианты компоновки
Повторение дизайна детали всего одним
нажатием на кнопку
Специфичная структура седвич – лучше, чем
сотоваяNomex
Нет необходимости в оборудовании для
обработки композитных деталей
•
•
•
Совместим с большинством армированных
волокон и системами смол
Совместим со многими методами
работы такими как:смачивание
препрег, VARTM, укладка волокна,
накальная обмотка
Supports multifunctional concepts
Courtesy of Aviradyne
US Patent No. 6,630,093
Применение
D-DAC® метод сборки
D-DAC® Core Assembly
Cборка композитной панели
Техники соединения:
Адгезивное соединение,
Металлические/Полимерны
е крепежы, Монтажные
соединения, Традиционные
механические методы
соединения.
Proprietary Modular Savonius Wind Sail Assembly
Design Using D-DAC® Interlocking Composite
Sandwich PanelsCourtesy of Aviradyne US Patent
No. 6,630,093
Формы
Без ограничений
Гексагональная ячейка
Четырехгранная
Пирамидальная
Квадратная ячейка
Прямоугольная ячейка
Круглая ячейка
Структура
придавленной шляпы
Структура мяча
Гофрированная
Вафельная
Гроздь
Ребро
Courtesy of Aviradyne
«Обернутый» каркас
Скачать