Advanced Manufacturing Olympics 2020 – TDP Challenge

TECHNISCHE HERAUSFORDERUNG

Die US Air Force ist ständig auf der Suche nach leistungsstärkerer, kostengünstigerer und zuverlässigerer Technologie zur Herstellung von Teilen, die von Feldeinheiten benötigt werden. Vom Prototyp bis zum Endverbrauchsteil hat sich die additive Fertigung sowohl hinsichtlich der Qualität als auch der Produktionsgeschwindigkeit weiterentwickelt. Diese Herausforderung war Teil der ersten jährlichen Advanced Manufacturing Olympics (AMO)

ZIEL

Das Ziel dieser Herausforderung besteht darin, dass die Teilnehmer mithilfe innovativer Techniken ein 3D-gedrucktes Teil aus einem vorhandenen technischen Datenpaket präzise nachbilden und dabei Genauigkeit, Können und Vollständigkeit unter Beweis stellen können.

ANWENDUNGSVIDEO

VERWENDETE PRODUKTE UND MATERIALIEN

Maschine: Modifizierter industrieller FDM/FFF-3D-Drucker InnovatiQ x400
Drucker-Upgrades: Gehärtete Düse, gehärtetes Extruder-Antriebsrad, 3DChimera Drybox , PET-Bauband , Dimafix-Plattenkleber .
Material: Dupont™ glasfaserverstärktes Nylon-Zytel®-Filament
Slicing-Programm: Simplify3D
Designprogramm: SolidWorks 2017
Nachbearbeitung: Scharfe Ecken entgraten und mit Devcon Two Ton 2-Komponenten-Epoxidharz zusammenbauen

ZEIT ZUM DRUCKEN

• Die Druckzeit betrug 22 Stunden und 25 Minuten.
• Benötigt 206 Gramm Material.

INTERNE TESTS

Dieser Teil wurde zwei Arten von Tests unterzogen. Ein Druckhaltetest und ein Vertikalkrafttest. Die jeweiligen Vorrichtungen wurden im eigenen Haus aus lokal verfügbaren Materialien hergestellt. Für den Druckhaltetest waren ein Luftkompressor, ein Luftregler, zwei Manometer, ein Gummistopfen und das zwischen den Messpunkten befestigte Teil erforderlich. Das Teil wurde unter Wasser getaucht und dann unter Druck gesetzt, um bestimmte Leckstellen zu untersuchen.

Für den Vertikalkrafttest waren ein Kettenzug mit Kranwaage, Hebegurten und verschiedenen Verbindungsteilen, eine Palette und Gewichte in Form von Schlackenblöcken erforderlich. Das Teil wird zwischen der Palette und der Kranwaage installiert, um die maximale darauf wirkende Kraft zu messen. Mit dem Kettenzug wurde das Gewicht vom Boden abgehoben und das Gewicht langsam erhöht, bis es zerbrach.

INTERESSANTE NOTIZEN

Eine schnelle Prüfung der auf dem Teil gefundenen Hubringe ergab, dass die Druckausrichtung die Festigkeit des Teils drastisch beeinflusste. Bei horizontalem Druck waren die Ringe im Durchschnitt fünfmal stärker als ihre vertikal gedruckten Vergleichsmuster.

ERGEBNISSE

Beim vertikalen Drucken würde das Teil bei 190 Pfund an den Heberingen brechen. Das war viel weniger, als wir erreichen wollten und unter der 200-Pfund-Testanforderung. Wir kamen zu dem Schluss, dass eine Änderung der Druckausrichtung der Ringe eine viel größere Leistungssteigerung bringen würde als eine weitere Feinabstimmung der Einstellungen, um zu versuchen, die vertikale Ausrichtung zum Funktionieren zu bringen. Durch das horizontale Drucken der Ringe und das anschließende Verkleben in einer Schwalbenschwanzverbindung konnten wir das Teil bei wiederholter Belastung mit 19 Schlackenblöcken (ca. 600 Pfund) nicht zerbrechen. Unsere Innovation besteht darin, dass wir das Design geändert haben, um die Vorteile des additiven Fertigungsverfahrens zu nutzen.