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En colaboración con Boeing y el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea de EE. UU. (AFRL), Thermwood está imprimiendo herramientas de demostración de aviones para un concepto de revestimiento de fuselaje de bajo costo. Con el uso de los sistemas LSAM de Thermwood, el proyecto conjunto está produciendo conceptos de revestimiento de fuselaje masivos a costos reducidos de producción y ensamblaje. Esta forma de fabricación también reduce los tiempos de producción de meses a semanas o incluso días.

La herramienta de demostración inicial, que mide 4 pies de largo, es para un diseño de fuselaje de avión de concepto AFRL. La herramienta final tendrá más de 10 pies de largo pero tendrá una anchura y un peso similares. La tecnología se presta de forma bastante natural al tamaño que se requeriría para la impresión 3D de aviones , al tiempo que proporciona grandes velocidades y menos desperdicio de material que los métodos sustractivos tradicionales.

De las diversas versiones, la herramienta de demostración inicial requirió 5 horas y 15 minutos para imprimir, con un peso de 367 libras. Posteriormente, la herramienta requirió algunos toques finales en forma de sondear el perfil de la superficie y probar la integridad del vacío. Para Boeing y AFRL, la herramienta inicial sirvió como un medio para validar el proceso VLP para materiales aptos para autoclave de alta temperatura, utilizando la misma ruta de cuentas que la impresión final pero con una longitud menor. La herramienta pasó sus pruebas de vacío a temperatura ambiente y logró tolerancias de perfil de superficie dimensional con gran éxito. La herramienta final a gran escala pesará aproximadamente 1400 libras y requerirá 18 horas para imprimir.

El programa de Tecnología Attritable de Bajo Costo (LCAAT) de AFRL investiga diferentes enfoques de herramientas con nueva tecnología. El programa opera con el objetivo de romper la curva de crecimiento de costos y desplegar nuevos sistemas más rápido. “ Estamos interesados en la capacidad de las herramientas fabricadas de forma aditiva para reducir el costo y el tiempo para adquirir herramientas aptas para autoclave ”, dice Andrea Helbach, gerente del programa AFRL. » Además, las herramientas de AM respaldan los cambios en el diseño del vehículo con gastos mínimos no recurrentes «.

Impresión LSAM para aviones

Thermwood imprimió la primera versión en su máquina LSAM en sus instalaciones en el sur de Indiana, utilizando un núcleo de impresión de 40 milímetros con un 25% de polietersulfona reforzada con fibra de carbono (PESU). El programa avanza más hacia la producción de una herramienta de tamaño completo, con Boeing y la Fuerza Aérea están documentando los parámetros operativos del proyecto para la transición de la tecnología a la producción.

“ Los UAV de bajo costo pero capaces que se presenten en el futuro necesitarán una estrategia de procesos de fabricación y materiales receptivos ”, dice Craig Neslen, líder de fabricación de la iniciativa LCAAT. «Las herramientas compuestas fabricadas con aditivos son una de las muchas tecnologías que se están evaluando para garantizar que la base industrial pueda manejar los futuros requisitos de aumento de la fabricación, así como acomodar las actividades periódicas de actualización tecnológica del sistema que podrían requerir cambios menores en el diseño del vehículo a un costo aceptable «.

Con este proyecto, Thermwood seguirá presionando con sus impresoras LSAM. La empresa ha solicitado 19 patentes distintas sobre varios aspectos de este sistema, y ya se han concedido varias. Esta no es la primera vez que Boeing y Thermwood colaboran en la impresión de herramientas y componentes de aviones. Las empresas trabajaron anteriormente en el programa Boeing 777X, imprimiendo herramientas de I + D. Por lo que parece, el proyecto conjunto está resultando una asociación fructífera y continua.

Imagen destacada y video cortesía de Thermwood.

Investigadores españoles han desarrollado mezclas de polímeros que mejoran la unión entre capas para impresiones 3D FFF / FDM. Al mezclar TPU y ABS en varias proporciones, se ha informado que han creado nuevos materiales con » la aparición de nuevas interacciones supramoleculares a través de enlaces de hidrógeno «. En efecto, las mezclas tienen una unión entre capas mucho mejor sin mostrar pérdida en el límite elástico. El material de mezcla podría servir como una buena alternativa termoplástica para los polímeros convencionales, proporcionando una mejor resistencia al operar con menores requisitos de calentamiento para el lecho y la boquilla.

Si bien FFF / FDM han recorrido un largo camino, todavía existen algunos inconvenientes. En comparación con un método como el moldeo por inyección, las propiedades mecánicas pueden ser un 50% más bajas para las piezas impresas. El ABS puro, por ejemplo, disminuye el límite elástico a la tracción de 49,94 a 27,59 MPa después de la impresión. Las impresiones complejas pueden sufrir debido a la falta de distribución homogénea del material y la presencia de espacios de aire entre las capas. Esto hace que los objetos impresos sean más frágiles y provoca que sufran una alta anisotropía.

Los investigadores postularon que las mezclas de elastómeros termoplásticos (TPE) eran una buena solución a este problema. Afirman que dichos materiales compuestos tienen buenas propiedades adhesivas y algunos también pueden procesarse sin un lecho calentado. Por lo tanto, su investigación se basó en la idea de mezclar ABS, uno de los termoplásticos impresos más comunes, con TPU. También señalan que las propiedades adhesivas eran mejores en la mezcla, al tiempo que mantenían las propiedades mecánicas deseables.

“ Se puede observar que los picos característicos de TPU aumentan proporcionalmente con el contenido de TPU en las mezclas ”, afirmaron los investigadores. “ Esta es una primera indicación de una buena compatibilidad entre ABS y TPU en las mezclas, ya que no podemos identificar regiones separadas de ABS y TPU, al menos dentro de la resolución espacial del láser Raman. Para investigar más en detalle la composición química de las mezclas de ABS: TPU, se realizaron mapeos XY Raman de las mezclas «.

Mezcla mejorada de polímeros ABS / TPU

Los investigadores pasaron por varias proporciones de mezclas para llegar a las ideales. Prepararon el filamento de la impresora 3D utilizando una extrusora de un solo tornillo (Noztek, Reino Unido) a una temperatura de 230 ° C con una velocidad de tornillo de 60 rpm. Extruyeron alrededor de 50 g de filamentos con 1,75 ± 0,10 mm de diámetro utilizando ABS como matriz y TPU como aditivo. Las mezclas de polímeros estaban compuestas por 10% en peso, 20% en peso y 30% en peso de TPU y 90% en peso, 80% en peso y 70% en peso de ABS, respectivamente.

Descubrieron que el 10-20% de TPU era bueno para mejorar la unión entre capas sin disminuir el límite elástico. De manera similar, la versión 30% TPU también permitía imprimir sin calefacción adicional de la cama. Esto lo hace fuerte y conveniente para configuraciones de impresión menos elaboradas. Los investigadores van aún más lejos al afirmar:

“ Debido a su disponibilidad comercial y la simple preparación de las mezclas, creemos que estos materiales son particularmente interesantes para aplicaciones industriales a gran escala como alternativa al ABS puro ”.

Imagen destacada cortesía de los investigadores y la Universidad de Cádiz. El estudio completo está disponible aquí .

GE Additive envió recientemente su primer sistema Concept Laser M Line Factory desde Alemania, y el feliz destinatario fue el Centro de Tecnología Aditiva (ATC) de GE Aviation en Cincinnati, Ohio . GE Additive adquirió Concept Laser en 2020 y desde entonces ha aumentado el volumen de construcción y ha rediseñado el software del sistema de impresión en metal.

Instalación de impresión 3D ATC Cincinnati

ATC es una de las instalaciones de impresión 3D más grandes y modernas del mundo, con más de 90 impresoras 3D y 300 diseñadores, ingenieros y operadores, por lo que la línea M encajará perfectamente. La instalación se utiliza para investigar, desarrollar y certificar la impresión 3D procesos y materiales para la producción de componentes de aviación. La impresión 3D de piezas de aviones, como soportes, carcasas y boquillas, puede ahorrar mucho dinero en la industria de la aviación, donde cada gramo de peso aumenta los costos de combustible durante la vida útil de un avión. Para llevar aún más a casa ese punto, GE Additive envió el sistema de impresión en un Boeing 747-8 Freighter con motores GEnx-2B, los mismos motores que pronto lucirán soportes del sistema de apertura de puertas eléctricas (PDOS) impresos en 3D de Auburn de GE Additive. Instalación de Alabama.

“Diseñada con una innovadora arquitectura de máquina modular que ofrece una automatización sin precedentes, la M LINE FACTORY permite una producción en serie económica a escala industrial”.

La M Line Factory es una máquina de fusión directa de metales por láser (DMLM) y emplea una arquitectura modular que permite mayores niveles de automatización y producción en serie. Al desacoplar los componentes de impresión y procesamiento, las tareas se pueden completar simultáneamente. Está alimentado por cuatro láseres de fibra de 400 W (o 1000 W) y tiene un volumen de construcción de 500 mm x 500 mm x 400 mm, lo que lo hace capaz de fabricar rápidamente piezas grandes y complejas en una variedad de metales industriales. Encontrarás más detalles aquí .

Con los avances recientes en la impresión de construcción, estamos viendo importantes mejoras de velocidad, especialmente para las tecnologías de construcción residencial. Desde WASP construyendo una casa en aproximadamente 10 días hasta Be-More-3D creando la estructura básica de una casa en un día. Ahora, S-Squared, con sede en Nueva York, está promocionando la capacidad de construir una casa de 500 pies cuadrados en menos de 12 horas. Esto no solo muestra una velocidad de construcción notable, el proyecto también ha construido la casa impresa en 3D más grande hasta el momento.

La compañía presentó originalmente su Sistema de construcción robótica autónoma (ARCS) en diciembre de 2020. Dicen que es capaz de reducir los costos hasta en un 70% en comparación con los métodos de construcción tradicionales y han demostrado que puede completar casas en solo unas horas. Además, la compañía también está impulsando su solución ecológica a la crisis de la vivienda.

“ El comité ejecutivo de la compañía espera expandir los proyectos de 500 pies cuadrados a más de un millón de pies cuadrados construidos ”, dijo S-Squared. “ Si bien la impresión 3D de una casa con ARCS se realiza de forma prácticamente autónoma, existe una fase emocionante en la que la personalización de la casa se puede dejar a la imaginación del comprador. Algunos pueden preferir las típicas casas hechas a mano y otros pueden tener ambiciones estéticas. Estamos en una nueva era de seguridad en la construcción y rentabilidad con esta revolucionaria máquina de impresión 3D «.

Construcción S-Squared y 4D

S-Squared 4D Commercial es una subdivisión de S-Squared 3D Printers Inc. que desarrolló con éxito una impresora de hormigón ecológica de última generación. La tecnología puede construir casas con las especificaciones exactas que ingresan los usuarios y producir todo tipo de casas. A pesar de mostrar una hazaña de construcción residencial, la compañía también tiene ambiciones más amplias, ubicando sus sitios en “ carreteras y puentes, y todo lo demás ”.

La impresora ARCS 3D está, actualmente, pendiente de patente. Es una forma interesante de construir casas ya que, según la compañía, ARCS se basa en la misma corriente que un secador de pelo estándar y usa menos de diez galones de combustible para construir una casa. La compañía también afirma que podría construir casas en países en desarrollo por tan solo € 2,000 y que el sistema ARCS es fácilmente transportable (al menos en comparación con otras imprentas de construcción). También afirman que las casas tienen el potencial de resistir “ huracanes, tornados y prácticamente cualquier acto de Dios ”.

Aún quedan algunas preguntas cruciales sin respuesta. Hasta el momento, todavía se desconoce si la casa cumple con todos los requisitos de seguridad de los estándares de vivienda. También se sabe poco sobre la extensión de la casa y las comodidades que aún necesita. Además, se desconoce si su mezcla de hormigón ecológica se sostiene en diferentes entornos. Aún así, esta hazaña de la construcción es un caso de estudio notable en la construcción de alta velocidad y bajo costo. La empresa puede tener algo sólido a su alcance después de haber pasado las verificaciones e inspecciones estándar.

Imagen destacada cortesía de S-Squared.