InssTek stellt FGM-Raketendüse unter Verwendung von Multimaterialien her

InssTek, ein Südkoreanisches Unternehmen, spezialisiert auf den Metall-3D-Druck, ist es gelungen, FGM-Raketendüsen unter Verwendung von Multimaterialien herzustellen. Bauteile für die Luft- und Raumfahrt, die in extremen Umgebungen eingesetzt werden, können aus optimalen Materialien mit überlegenen Eigenschaften in jeder Region hergestellt werden.

Es wird erwartet, dass dies eine Schlüsseltechnologie für den wachsenden Markt der Raumfahrtindustrie sein wird. Luft- und Raumfahrtkomponenten werden in extremen Umgebungen eingesetzt.

Insbesondere Raketendüsen haben unterschiedliche Anforderungen an die einzelnen Teile. Viele Parameter wie die Arbeitstemperatur und der Wärmestrom sind im oberen und unteren Bereich der Düse unterschiedlich, so dass die bevorzugten Materialtypen für jeden Bereich unterschiedlich sein können.

Eine Herausforderung bei der Verbindung von zwei verschiedenen Materialien besteht jedoch darin, dass die Klebefläche aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften schwach werden kann, wenn zwei verschiedene Materialien direkt miteinander verbunden werden; wird die Zusammensetzung jedoch allmählich geändert, kann ein stabileres Material entstehen, das auch härteren Anwendungen standhält.

Functionally Graded Material (FGM) ist eine neuartige Methode zur Kombination von zwei Materialien. Bei FGM wird die Zusammensetzung von zwei verschiedenen Materialien schrittweise geändert, um ein Multimaterialteil herzustellen.

Die meisten metallischen 3D-Druckverfahren wie Gießen, Schmieden und Schneiden stellen Teile aus einem einzigen Material her. Das Verfahren der direkten Energieabscheidung (Direct Energy Deposition, DED) hat jedoch den großen Vorteil, dass mehrere Materialien verwendet werden können. Bei der DED-Methode handelt es sich um ein metallisches 3D-Druckverfahren, bei dem ein Basismaterial mit einem Laser geschmolzen und Metallpulver zur Legierung in ein Schmelzbad gegeben wird. Wenn das zugeführte Metallpulver mit mehreren Materialien versetzt wird, entsteht eine Legierung mit einer neuen Zusammensetzung.

Beim 3D-Druck mit mehreren Materialien ist die wichtigste Technologie die “Powder Supply”-Technologie. Sie sollte über einen langen Zeitraum die gleichen Mengen liefern und mehrere Pulver gleichzeitig zuführen. Denn die Eigenschaften von Metalllegierungen lassen sich durch die Zusammensetzung der Elemente leicht verändern. Daher sind eine genaue Steuerung und die Technologie der Mehrfach-Pulverzufuhr unerlässlich.

Das CVM-Pulverzufuhrsystem von InssTek ist eine Technologie zur stabilen Pulverzufuhr im 3D-Druckverfahren für Metalle. Durch die Überwachung der Pulverzufuhr in Echtzeit kann sie innerhalb von ±5% der Zielmenge gesteuert werden. Darüber hinaus ist es eine optimierte Technologie für die Herstellung von Multimaterialteilen mit einer neuen Zusammensetzung durch die unabhängige Steuerung von bis zu sechs verschiedenen Pulvern.

InssTek verfügt über eigene HW-, SW- und Materialverarbeitungstechnologien, die für die Herstellung von Multimaterialteilen erforderlich sind. Auf der Grundlage dieser Technologien ist es InssTek gelungen, eine maßstabsgetreue Raketendüse in FGM herzustellen. Derzeit werden verschiedene Forschungsarbeiten durchgeführt, um Multimaterialteile in verschiedenen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt und der medizinischen Industrie einzusetzen.

In der Zwischenzeit wird InssTek an der IMTS, die im September in Chicago stattfindet, und an der FormNext, die im November in Frankfurt stattfindet, teilnehmen, um verschiedene Metall-3D-Drucktechnologien, einschließlich der “Multi-Material Manufacturing”-Technologie, zu präsentieren.

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