ORNL ve Boeing, WAAM ile 2 Tonluk Uçak Kompozit Kalıbı Üretti

WAAM 3D baskı, büyük metal takımları üretmenin alternatif yollarından biri olarak havacılıkta sınanıyor. ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Oak Ridge National Laboratory (ORNL) ile Boeing, NASA’nın HiCAM programına katkı sağlayacak yaklaşık 2 tonluk bir Stamp Form Die kalıbını tel ark eklemeli imalat yöntemiyle üretti. Örnek, 3D baskının yalnızca küçük prototiplerde değil, büyük üretim takımlarında da değerlendirilmesine işaret ediyor.

Uçak kapısı üretiminde kullanılacak kalıp

ORNL ve Boeing’in ortak çalışmasında üretilen kalıp yaklaşık 6 × 4 feet ölçülerinde ve çelikten imal edildi. Boeing, bu takımı termoplastik uçak kapılarının üretiminde kullanmayı planlıyor. Bu parçalar, ısıtılmış plastiğin iki kalıp arasında şekillendirilmesiyle üretiliyor. NASA’nın HiCAM girişimi ise kompozit uçak parçalarının üretim hızını artırmaya yönelik çalışmaları kapsıyor.

Bu tür takımlar geleneksel olarak talaşlı imalat, döküm, dövme ve delme gibi yöntemlerle hazırlanabiliyor. Araştırmacıların burada sınadığı soru, 3D baskının kontrollü ısıl kanallara sahip bir kalıbı daha hızlı, daha düşük maliyetle veya daha kolay üretip üretemeyeceği. Haber, yöntemin bu hedefleri kesin olarak karşıladığını kanıtlayan bir seri üretim sonucu değil; alternatif takım üretimini araştıran bir ortak çalışma örneği.

WAAM yöntemi neden tercih edildi?

ORNL’nin kullandığı sistem, tel beslemeyi elektrik arkıyla eritip malzemeyi katman katman biriktiren tel ark eklemeli imalat (WAAM) yöntemine dayanıyor. Robot kolu ve kaynak torcu kullanan bu süreç, büyük metal geometrilerin üretimine uygun bir yaklaşım sunuyor. ORNL ayrıca sistemin birden fazla metal teli birlikte besleyebildiğini ve böylece farklı malzemelerin aynı tasarımda kullanılabildiğini belirtiyor.

Boeing için hazırlanan kalıpta yapısal bölgelerde dayanım ve rijitlik amacıyla yumuşak çelik; kalıp yüzeyinde ise korozyon direnci ve çalışma yüzeyi özellikleri için paslanmaz çelik kullanıldı. Çok malzemeli tasarım, parçanın her bölgesinde aynı metalin kullanılmasının zorunlu olmadığı fikrini ortaya koyuyor. Ancak gerçek avantajı değerlendirmek için üretim süresi, son işlem ihtiyacı, kalıp ömrü ve çalışma koşullarındaki performansın geleneksel takımlarla karşılaştırılması gerekir. Büyük bir parçayı katmanlı üretmek, sonrasında işleme ve ölçü kontrolü gereksinimini ortadan kaldırmaz. Özellikle kalıp yüzeyinin biçimi, parçayla temas eden bölgelerin kalitesi ve ısının süreç boyunca nasıl yönetileceği nihai kullanım için önem taşır. Bu nedenle üretim yöntemi seçilirken yalnızca baskı aşamasına değil, parçanın tüm yaşam döngüsüne bakmak gerekir.

FDM atölyeleri için çıkarılacak ders

WAAM, metal tel ve arkla çalışan endüstriyel bir süreçtir; masaüstü FDM baskıyla aynı teknoloji değildir. Yine de örneğin üretim ekipleri için ortak bir mesajı var: takımın boyutu, işlevi ve yük koşulları yöntemi belirlemeli. Büyük ve ağır bir kalıpta metal biriktirme incelenirken; montaj aparatı, muhafaza, ergonomi prototipi veya düşük yüklü yardımcı fikstürde FDM daha erişilebilir bir seçenek olabilir. Her iki durumda da parçayı kullanım senaryosuna göre tasarlamak ve üretimden önce doğrulamak önem taşır.

• Önce işlevi tanımlayın: Kalıp mı, kontrol aparatı mı, prototip mi üretilecek?
• Ölçek ve yükü birlikte değerlendirin: Büyük boyut tek başına eklemeli imalatı doğru seçenek yapmaz.
• Son işlem ve kullanım ömrünü hesaba katın: Baskı sonrası işleme ve bakım, toplam üretim kararını etkiler.

FDM ile üretilebilecek parça ve prototip ihtiyaçlarınızı 3d baskı hizmeti kapsamında değerlendirebilir; tasarım dosyanızla ucuz 3d baskı fiyatları hakkında bilgi alabilirsiniz. Dosyayı yükleyerek anında 3D baskı fiyatı hesaplamak da mümkün. Mühendislik parçasında malzeme ve kullanım koşullarını karşılaştırmak için mühendislik malzemeleriyle baskı seçeneklerine ve tasarım aşamasında baskı yönünün parça dayanımına etkisini anlatan rehbere göz atabilirsiniz.