MolyWorks verbessert die Produktionskapazitäten für flugtaugliche Teile für die Luft- und Raumfahrt

MolyWorks Materials Corporation (Molyworks) ist eine Partnerschaft mit 3D Systems eingegangen, um die wachsende Nachfrage der Kunden zu decken. Das Unternehmen erwarb die Direct Metal Printing (DMP)-Lösung von 3D Systems, um seine internen Produktionskapazitäten für additive Fertigung zu verbessern und gleichzeitig sein Kundenangebot zu erweitern. 

Mit einem größeren Druckvolumen und einer einzigartigen Vakuumkammer-Funktionalität hat die Lösung DMP Flex 350 von 3D Systems die Flexibilität und Effizienz von MolyWorks erhöht. Diese dynamischen Verbesserungen haben die wachsenden Beziehungen des Unternehmens zu kommerziellen Kunden und Regierungsbehörden gestärkt, darunter das jüngste Projekt des Unternehmens mit der United States Air Force.

Erstausrüster aus der Luft-/Raumfahrt- und Verteidigungsbranche sind ständig auf der Suche nach einer Optimierung ihrer Systeme durch die Entwicklung hochmoderner Komponenten, die durch Designoptimierung die Leistung verbessern können. Mit seiner einzigartigen Technologie, die in der Lage ist, Metall aus vorhandenen Abfallströmen zu recyceln, hat MolyWorks bereits 21 Legierungen für Land-, Luft-, See- und Raumfahrtanwendungen hergestellt. 

Um den ständig steigenden Anforderungen seiner Kunden im stark regulierten Luft- und Raumfahrtmarkt gerecht zu werden, hat MolyWorks die Application Innovation Group von 3D Systems beauftragt, seine internen Kapazitäten für die additive Metallfertigung zu erweitern und zu verfeinern.

DMP ist eine additive Fertigungstechnologie, bei der dünne Schichten aus Metallpulver von Hochleistungslasern aufgeschmolzen werden, um hochwertige, komplexe Metallteile aus 3D-CAD-Daten zu fertigen. DMP bietet außergewöhnliche Designflexibilität und wird nicht durch die geometrischen Einschränkungen herkömmlicher Fertigungsmethoden beeinträchtigt. Bei DMP hängen die Herstellungskosten für Teile viel weniger von der Teilekomplexität ab. Dank der Technologie lassen sich Hürden in der Lieferkette verringern, da Nachbearbeitungsprozesse vermieden oder verkürzt werden.

MolyWorks benötigte als Hersteller von Metallpulver für Qualitätsteile eine additive Fertigungslösung, die in den Arbeitsablauf des Unternehmens passt und in der Lage ist, einen sehr niedrigen Sauerstoffgehalt aufrechtzuerhalten. Dies trägt dazu bei, dass sich die chemische Zusammensetzung der Legierung in den fertigen Teilen nicht mehr verändert. 

MolyWorks entschied sich aufgrund seiner einzigartigen Vakuumkammerarchitektur für den DMP Flex 350 von 3D Systems. Diese Kammer kann problemlos sehr niedrige Sauerstoffpartialdrücke (>25 ppm) aufrechterhalten. Dies ist besonders wichtig für Komponenten aus Titanlegierungen, die enge Sauerstofftoleranzen zur Steuerung der mechanischen Eigenschaften erfordern. Die Vakuumkammerarchitektur sorgt nicht nur für eine Fertigungsumgebung mit sehr niedrigem Sauerstoffgehalt, sondern reduziert auch den Argonverbrauch und erzielt eine hervorragende Oberflächengüte mit feinen Strukturdetails.

„Mit dieser einzigartigen Vakuumkammer sind wir in der Lage, unseren Prozess auf fünf PPM Sauerstoff in der Kammer zu reduzieren. Der DMP Flex 350 arbeitet einfach in einer anderen Klasse als Maschinen der Konkurrenz, da sich die chemische Zusammensetzung der fertigen Teile besser steuern lässt und auch der Recyclinganteil von Pulver viel höher ist“, so Devin Morrow, Leiter Additive Fertigung bei MolyWorks.

Vor der Implementierung der Lösung von 3D Systems war MolyWorks durch ein kleineres 3D-Drucksystem eingeschränkt.

Mit dem DMP Flex 350 von 3D Systems kann MolyWorks Produkte schneller entwerfen und iterieren und die Produktion konsolidierter Komponenten ermöglichen. Das abnehmbare Druckmodul (RPM) des Druckers von 3D Systems, das Ausfallzeiten für Reinigung und Materialwechsel minimiert, hat den Produktions- und Zertifizierungsprozess von MolyWorks beschleunigt und die Entwicklungszyklen verkürzt. 

„Mit dem DMP 350 können wir Prototypen in größerem Maßstab und viel schneller erstellen“, sagt Morrow. „Wenn wir auf eine neue Legierung umsteigen, möchten wir nicht, dass es Wochen dauert, bis die Produktion weitergeht. Mit diesen Maschinen im eigenen Haus können wir 9 verschiedene Iterationen desselben Teils drucken und diese schnell auswechseln.“

DMP ist ideal für die Herstellung kompakter Komponenten mit komplexen oder unregelmäßigen Formen, internen Kanälen, komplexen Oberflächentexturen und internen Gitterstrukturen. 

3DXpert arbeitet mit Volumenmodellen direkt aus einem routinemäßigen Designprozess. Es müssen keine problematischen STL-Zwischendateien erzeugt und bearbeitet werden. Durch das direkte 3D-Drucken eines Teils aus einer CAD-Datei verkürzt sich die Zeit vom Konzept über den Entwurf bis zum gefertigten Teil erheblich, ohne dass dabei die Detailgenauigkeit der Merkmale verloren geht. Der DMP Flex 350 von 3D Systems mit der 3DXpert-Software von Oqton unterstützt jeden Schritt des additiven Fertigungsworkflows – vom Design über die Vorbereitung des Bauvorgangs bis hin zur Modellierung. 

Mit 3DXpert können die Ingenieure von MolyWorks Strukturen generieren, Gitter gestalten und für die generative Fertigung entwerfen – alles über dieselbe Schnittstelle. Diese Software-Gesamtlösung bietet die Möglichkeit, einige dieser Strategien innerhalb desselben Teils zu kombinieren und an einem Ort zu speichern, wodurch die Notwendigkeit mehrerer Softwarepakete entfällt.

„Der nahtlose Übergang von Design und Optimierung in 3DXpert zur Produktion mit DMP Flex 350 hat uns wirklich dabei geholfen, unseren Prozess zu rationalisieren“, sagt Morrow.

Der DMP Flex 350 verfügt über eines der größten verfügbaren Bauvolumina in einem LPBF-System (pulverbettbasiertes Laserstrahlschmelzen) in einem mittelgroßen Rahmen (275 mm x 275 mm x 420 mm). Dieses größere Bauvolumen, das die Größe der meisten Konkurrenzsysteme übertrifft, ermöglicht vollständige Flexibilität. Neben dem Drucken großer Komponenten kann der Platz auch zum Drucken mehrerer kleinerer Komponenten oder zum Zusammenfassen von Komponenten zu größeren, effizienteren Baugruppen genutzt werden. 

Diese erweiterten internen Produktionskapazitäten haben MolyWorks dabei geholfen, sein Geschäft auszubauen, z. B. im Rahmen von Projekten mit fünf US-Regierungsbehörden und mit den wichtigsten kommerziellen Kunden aus den Branchen Gesundheitswesen, Kfz, Luft- und Raumfahrt, Verteidigung, Öl und Gas sowie Energie.

„Bevor wir das Gerät von 3D Systems hatten, haben wir Bauteile mit einer oder zwei Komponenten produziert. Jetzt produzieren wir Bauteile mit über 10 Komponenten pro Bauteil“, so Eonta. „Wir sind sehr beeindruckt von der Qualität der Fahrwerkskomponenten, die wir mit diesem Drucker fertigen und die auf ihre Lufttüchtigkeit geprüft werden. Wir freuen uns auf all die weiteren Anwendungen, die uns in der Zukunft erwarten.“