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SOLUTION PROVIDER IN POWDER TECHNOLOGY AND HOT PRESSING page 1 WERKSTOFFE. PERFEKT. KOMPONIERT. page 1 RHP-Technology GmbH Forschungszentrum, CA, A-2444 Seibersdorf, Austria

THINK BIG & ADDITIVE WAS TUN, WENN DAS PULVERBETT ZU KLEIN WIRD?

Michael Kitzmantel, Lilla Vály, David Grech, Erich Neubauer addmanu.at 1. ERFA Runde 16. Oktober 2015, Leoben

SOLUTION PROVIDER IN POWDER TECHNOLOGY AND HOT PRESSING page 2 WERKSTOFFE. PERFEKT. KOMPONIERT. page 2

Inhaltsüberblick

  Einleitung   Motivation, Pulverbett vs. Freiform-Auftragsverfahren   Additive Fertigung – Technologien für große Bauteile   Beispiele konventionelle Fertigung vs. Additive Fertigung   4M – Pulversprüh-Auftragsverfahren   Crazy projects


ABOUT RHP

RHP-Technology is located @ CAMPUS Seibersdorf

RHP-Technology

  activities started in 1996   RHP-Technology founded 2010   privately owned   18 employees (8 scientists)   annual turnover 2 mio.€


POWDER TECHNOLOGY IN SEIBERSDORF

1994 2010 2013

  New Materials by Powder Technology   Sputtering Targets   Advanced Heatsinks   High Stiffness Materials  ……

Processdevelopment   Powder injection moulding   Rapid Hot Pressing   Additive Manufacturing  ……

TODAY:

think-‐addi)ve.com Blown powder, wire feed & STL


Short Introduction to RHP

Advanced Materials für funktionelle Anwendungen

Sputtering Targets nach kundenspezifischen Anforderungen

 Research Solutions durch Sintern, Heißpressen, Additive Verfahren, Pulverspritzguss


GENERATIVE FERTIGUNG

 Am häufigsten verwendete Energie/Wärmequellen:  Laser Elektronenstrahl

Anwendungsmethoden: Pulverbett Draht / Pulversprüh-Auftragsverfahren

Laser und Elektronenstrahl sind hochpreisig in der Anschaffung und Erhaltung. -> preislich deutlich darunter liegen (Auftrags-) Schweißtechnologien.


MOTIVATION

Quelle: renishaw


PULVERBETT

Bottlenecks der Pulverbettprozesse Heute bis 0,5 - 0,7 Meter rechteckige Baufläche Hauptsächlich Verwendung eines Materials je Schicht/Bauvorgang

Quelle: GE energy/EOS


MOTIVATION – LÖSUNG PULVERBETT

Quelle: renishaw


VERGLEICH TYPISCHER PARAMETERSETS

Blown Powder SLM (powder bed)

Spot size 1-‐15mm 100-‐150µm

Processing parameters 2-‐17kW, Pd=104-‐105W/cm2 100W-‐1kW, Pd=106-‐107W/cm2

MoVon style Working table, 5 Axis System, Vm=30mm/s

Scanning System, 1½ D Vm=7m/s

IrradiaVng Time 10-‐2 – 10-‐1 s 10-‐3 s

Cooling rates 102 – 104 °C/s 105 – 106 °C/s

Min. Line Width 0.6mm 0.1mm

Efficiency 1 – 7 kg/h 0,05 – 0.3k g/h

Materials MulV-‐Materials, Gradients, almost all Metals, Composites

almost all Metals, (Ceramics)

Size accuracy ±1.5 – ±0.6 mm ±0.05 mm

Shapes Large Components, simple shapes, post macining is needed

Medium and small components with complex shapes, lible or no machining

Quelle: SPIE. 2015


LMD (blown powder) vs. SLM (powder bed)

Components with lower precision by •  blown powder process •  Large scale (several meters) •  MulV-‐Materials possible

Higher precision by SLM •  powder bed process •  Small/Medium scale (several CM) •  Single material •  high purity Quelle: SPIE. 2015


SCHWEISSFACKEL

Die Temperaturen im Lichtbogen können in Abhängigkeit von Strom und verwendetem Gas bis 25.000 K erreichen.


Schutzgasschweißen / Plasma (non) Transfer Arc


USES OF AM TECHNOLOGY

 Tanning


CHALLENGES IN AEROSPACE MANUFACTURING

FerVgung großer Komponenten aus Ti-‐Legierungen und Hochleistungs-‐Stählen in China

Quelle: Beijang University


WIE WEIT KANN GENERATIVE FERTIGUNG GEHEN?

Von „substituieren“ zu „übertreffen“   Freiformprozess   Signifikante Kosteneinsparung   Reduktion der Fertigungszeit   Gewichtsreduktion der Komponenten

80.000 Tonnen Presse, China 2012

Quelle: Beijang University


Strukturbauteile hergestellt über Schmieden (ca. 1.500 kg aus Ti6Al4V)

Schmiedepresse mit 50.000 Tonnen Presskran, USA


In 2013, NPU manufactured a 5 meter long central wing spar with Laser AddiVve Manufacturing technology for Comac C919 passenger-‐plane which is expected to be finished in 2016 and to enter commercial

Aircran fuselage bulkhead – Ti alloy, Beihang University

Quelle: SPIE. 2015


BEISPIEL CHINA: AIRLINER C919

Herstellung: LMD   Zeit: 55 Tage (incl. Wärmebehandlung,

Bearbeitung und Versand)   Kosten: deutlich reduziert

Herstellung: trad. Schmieden   Zeit: ca. 2 Jahre   Kosten: Gesenk allein: 2 Mio. USD

LMD geferVgt Wärmebeh. Endbearbeitet

Quelle: WNLO


3m langes Bauteil für Airliner C919

Quelle: SPIE. 2015


KOSTEN/EFFIZIENZ BETRACHTUNG

Figure 5: Fast and Green Manufacturing by using 4M System (Source: NASA, adapted RHP)

Starting Material: 100 % -‐ Scrap: 90% = Final Part: 10%

Starting Material: 15 % -‐ Scrap: 5% = Final Part: 10%

4M System

4M POWDER

4M


PARAMETER VERFAHRENSVERGLEICH

Abbildung 1: Adaptiert von Cranfield Universität; Verfahren mit hoher Auftragsrate und guter Möglichkeit zur Realisierung von komplexen Bauteilen ist rechts oben zu finden

Abbildung 1: Adaptiert von Cranfield Universität; Verfahren mit hoher Auftragsrate und guter Möglichkeit zur Realisierung von komplexen Bauteilen ist rechts oben zu finden

Quelle: Cranfield Univ.


4M SYSTEM

  Plasma Transfer Arc (PTA) Verfahren   2 Pulverförderer & Drahtzufuhr   Steuerbare Förderrate   5-Achsen System   Bauplattform 150 x 180 cm (erweiterbar)   Schutzgasspülung


PARAMETERSTUDIEN TITAN

Quelle: norsk Vtanium


BEISPIELE TITAN & STAHL

Quelle: norsk Vtanium


VISION??


3D print project AMSTERDAM -‐ hbps://youtu.be/pZNTzkAR1Ho Quelle: mx3d


DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT

WILLKOMMEN bei 4M & think-additive.com


UNSER TEAM

2015


Quellennachweise

[1] Renishaw – bicycle project [2] GE-energy.com [3] NASA gov [4] ThyssenKrupp online Oktober 2015 [5] http://www.france-metallurgie.com/index.php/2014/10/12/mesta-the-alcoa-50000-ton-closed-die-forging-press-for-aerospace-parts-us/#sthash.tlGaUicO.dpbs online Oktober 2015 [6] http://www.pccforgedproducts.com online Oktober 2015 [7] Warwick University [8] Cranfield University [9] Huaming Wang – Beihang University [10] Wuhan National Laboratory for Optoelectronic (WNLO) [11] Norsk Titanium (norsktitanium.no) [12] http://mx3d.com/projects/bridge/ Online Oktober 2015 [13] www.think-additive.com


KOORDINATEN

RHP-‐Technology GmbH MATERIAL ENGINEERING BY POWDER TECHNOLOGY

Forschungs-‐ u. Technologiezentrum Gebäude CA 2444 Seibersdorf, AUSTRIA

DI Michael Kitzmantel T: +43 (0)2255 -‐ 20600 E: info@rhp-‐technology.com W: www.rhp-‐technology.com

MATERIALS.

PERFECTLY.

TUNED.

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