Erstes vollständig 3D-gedrucktes Strahltriebwerk zeigt Durchbruch bei der Konstruktion für die additive Fertigung
PTC hat auf der LiveWorx 2023 das weltweit erste vollständig in 3D gedruckte Triebwerk vorgestellt. Das aus Inconel gedruckte Mikro-Turbotriebwerk mit einem Gewicht von etwa acht Pfund ist eine einzige, vollständige Baugruppe, einschließlich aller rotierenden und stationären Komponenten, und wurde in unserer Creo CAD-Software entworfen.
Die Entwicklung und der Druck eines vollständig selbsttragenden Mikro-Turbotriebwerks, einschließlich der Turbine mit 50.000 Umdrehungen pro Minute, das nicht zusammengebaut werden muss, ist ein bedeutender Durchbruch bei der Entwicklung für die additive Fertigung. Schließlich ist ein Düsentriebwerk eines der leistungsstärksten und komplexesten Dinge, die es gibt, wenn man die Leistungsanforderungen für den Betrieb und die Komplexität der Komponenten bedenkt - von denen sich viele in irgendeiner Weise drehen oder bewegen. Aber wir haben die letzten Jahre damit verbracht, unsere Kernkonstruktionsfähigkeiten in Creo und die Fähigkeit, anspruchsvolle Konstruktionen direkt in eine 3D-Druckumgebung zu übertragen, weiterzuentwickeln.
Dieser Beweis für die additive Fertigung könnte wesentliche Auswirkungen auf die Luft- und Raumfahrtindustrie haben und auf die Art und Weise, wie wir über die Herstellung dieser Art von Mikro-Turbotriebwerken denken. Heute erfordern diese Triebwerke komplexe Montageprozesse vieler teurer Teile, was die Kunden direkt in das Fadenkreuz der Abhängigkeiten in der Lieferkette, der begrenzten Verfügbarkeit und der Tatsache bringt, dass ihre Hersteller das richtige Fachwissen für die Fertigstellung der Baugruppen vorhalten müssen. Bei der additiven Fertigung entfällt der Montageprozess, und es besteht die Möglichkeit, die Anzahl der verwendeten Komponenten und der für die Produktion erforderlichen Werkzeuge erheblich zu reduzieren. Das senkt die Kosten, reduziert die Anforderungen auf einen 3D-Metalldrucker und eröffnet die Möglichkeit einer On-Demand-Fertigung direkt beim Kunden vor Ort.
Das Triebwerksprojekt wurde von Dr. Ronen Ben Horin, VP of Technology bei PTC und Senior Research Fellow am Technion - Israel Institute of Technology, und Beni Cukurel, außerordentlicher Professor für Luft- und Raumfahrt am Technion, konzipiert. Die beiden haben viele Jahre fundierter wissenschaftlicher Forschung auf dem Gebiet der Düsenantriebe und technisches Fachwissen bei der Konstruktion fortschrittlicher Triebwerke und der Entwicklung additiver Fertigungsverfahren zusammengebracht.
Als wir mit Beni über die Errungenschaft sprachen, räumte er ein, dass es für ihn und Ronen eine lohnende Leistung sei, ein Höhepunkt jahrelanger Forschung, während sie mit den Fortschritten in der unterstützenden Technologie Schritt hielten. Er freut sich, dass ihr umfangreiches Wissen und ihre Erfahrung auf dem Gebiet der Düsenantriebe nun zu einer kommerziell tragfähigen Methode zur Herstellung dieser Art von Mikro-Turbotriebwerken führen könnte. Er lobte auch Creo als leistungsfähiges Konstruktionssystem, das in der Lage ist, ihre Vision und dieses Maß an Innovation zu unterstützen.
Viele der fortschrittlichen Konstruktionsfunktionen von Creo wurden für die Montage der Triebwerke genutzt, darunter auch:
- Leichtbauweise: Creo ermöglicht eine ausgefeilte Gittermodellierung und generatives Design zur Material- und Gewichtsreduzierung bei gleicher Festigkeit und Leistung wie bei Konstruktionen mit mehr Material und höherem Gewicht.
- Selbsttragende Geometrien für den 3D-Druck: Balkenbasierte Gitter in Creo optimieren Konstruktionen automatisch für die Druckbarkeit. Creo unterstützt auch selbsttragende formelgesteuerte Gitter, die mit Druckbarkeitsprüfungen und Modifikatoren kombiniert werden können, um das Design für die Druckeffizienz anzupassen.
- Interoperabilität mit 3D-Druckgeräten: Creo ist mit den meisten 3D-Druckern zum Drucken und Nachbearbeiten kompatibel. Die 3D-Komponentenkonstruktion in Creo ist entscheidend für die Durchführung traditioneller Bearbeitungen zur präzisen Montage. Creo bietet eine Vielzahl von Formaten, einschließlich 3MF, um 3D-Modelle an die verschiedenen Drucktechnologien auf dem Markt zu senden, und ermöglicht es den Anwendern, auf einfache Weise assoziative Modelle für Bearbeitungsvorgänge zu erstellen. Dieses Mikrostrahltriebwerk wurde mit einem EOS-Drucker gedruckt.