Carbon Forging optimaliseren met Additive Manufacturing
Tenco zoekt voortdurend naar alternatieve manieren om hoogwaardige onderdelen te produceren voor veeleisende toepassingen. Koolstofvezel wordt al lang erkend als een hoogwaardig materiaal, dat voornamelijk wordt toegepast in de motorsport, luchtvaart, premium fietsen en boten.
We merken ook dat koolstofvezelcomponenten steeds vaker worden ingezet in andere industrieën, zoals machinebouw, robotica en medische apparatuur, en de vraag naar complexere onderdelen groeit.
En zoals elke productietechniek kent ook de productie van koolstofgevulde onderdelen specifieke nadelen: hoge opstart- en productiekosten, beperkte ontwerpvrijheid, weinig tot geen ruimte voor maatwerk.
De uitdaging
Om te beoordelen in hoeverre deze beperkingen konden worden overwonnen, hebben we het proces van ‘forged carbon’ onderzocht — een methode die geen gebruik maakt van vacuüm- of prepregtechnologie (geen hoge druk of hoge temperatuur).
In dit relatief eenvoudige proces wordt het gereedschap direct ontworpen en geproduceerd vanuit het CAD-bestand van een onderdeel. De koolstofvezels of -weefsels worden vervolgens op kamertemperatuur in een 3D-geprinte mal geplaatst. De mal wordt gesloten en het onderdeel hardt uit onder de druk van de geklemde malsecties.
Omdat de mal geprint is, biedt dit ook meer ontwerpmogelijkheden voor het produceren van componenten met complexere geometrieën, variabele diktes of inserts.
We wilden ook de invloed van de koolstofvezeloriëntatie onderzoeken om de effecten op de eigenschappen van het eindonderdeel te bestuderen.
De eerste resultaten
Het eerste resultaat is een onderdeel met een zeer hoge stijfheid en een lager gewicht vergeleken met bijvoorbeeld aluminium. Het gebruik van zowel korte als lange vezels en de beperkte toepassing ervan in de Z-richting biedt ook de mogelijkheid om fijne details in ontwerpen op te nemen, zoals dunne randen.
Onze eerste conclusie is dat het aanpassen van het carbon forging proces en het combineren ervan met de voordelen van 3D-printen kansen biedt voor diverse toepassingsgebieden.
De voordelen:
- de mogelijkheid om lichtere en stijvere componenten te produceren dan aluminium
- een aanzienlijk kortere doorlooptijd omdat traditioneel gereedschap niet vereist is
- lage opstartkosten voor de mal omdat deze via 3D-printen in kunststof wordt geproduceerd
- kostenefficiënte en flexibele productie van onderdelen in kleinere hoeveelheden (maatwerk op schaal).
Welke toepassingen kunnen hier baat bij hebben?
- Medische apparatuur zoals scanners
- Machinebouw, waar sterke en specifieke onderdelen vaak vereist zijn
- Robotica, voor het produceren van rigide componenten die snelle en nauwkeurige bewegingen mogelijk maken
- Lichte componenten met goede afschermingseigenschappen voor elektronische toepassingen.
Gedachten hierover of ideeën voor een mogelijke toepassing? Laat het ons weten!
