Boeing gaat 3d-geprinte titanium onderdelen gebruiken voor Dreamliner

Vliegtuigbouwer Boeing heeft bekendgemaakt dat het voor het bouwen van de Boeing 787 Dreamliner passagiersvliegtuigen gebruik gaat maken van titanium onderdelen die door 3d-printers zijn vervaardigd.

Boeing heeft hiervoor een order geplaatst bij het Noorse bedrijf Norsk Titanium. Dit bedrijf gaat structuurcomponenten maken die gebruikt worden voor de bouw van het nieuwste passagiersvliegtuig van Boeing, de Dreamliner. Door gebruik te maken van deze onderdelen kan Boeing op den duur twee tot drie miljoen dollar per Dreamliner besparen, zo meldt Reuters op basis van een gesprek met de directeur van het Noorse bedrijf.

Aan het einde van het jaar wil Norsk Titanium negen 3d-printers voor het maken van de titanium onderdelen in gebruik nemen in een fabriek in Amerika. Het bewuste onderdeel heeft goedkeuring gekregen van de Amerikaanse toezichthouder in de luchtvaart, de FAA. Boeing en Norsk hopen later dit jaar ook goedkeuring te krijgen voor de algemene eigenschappen van het 3d-geprinte titanium en het productieproces, zodat er meer 3d-geprinte onderdelen van titanium kunnen worden gemaakt zonder dat ze steeds afzonderlijk moeten worden goedgekeurd.

Het is voor het eerst dat er gebruik wordt gemaakt van 3d-geprinte onderdelen voor het frame van het vliegtuig, dat aanzienlijke krachten moet kunnen weerstaan tijdens de vluchtfase. De concurrent van de Dreamliner, de Airbus A380, maakt ook relatief veel gebruik van onderdelen van titanium en is ook van plan om bepaalde titanium onderdelen met 3d-printers te gaan fabriceren. General Electric maakt al metalen brandstofverstuivers met 3d-printers voor de Dreamliner.

Titanium is een duur, sterk en lichtgewicht metaal dat bestand is tegen hoge temperaturen en erg corrosiebestendig is. Het wordt nog niet zo lang gebruikt voor de bouw van passagiersvliegtuigen, die nog veelal zijn gebaseerd op materialen zoals aluminium en composieten. In militaire vliegtuigen is titanium al vaker gebruikt, zoals bij de in 1998 uit dienst genomen SR-71 Blackbird, het Amerikaanse spionagevliegtuig dat op grote hoogte opereerde en snelheden van meer dan mach 3 kon halen.

Titanium is ongeveer zeven keer zo duur als aluminium. Een Dreamliner kost in totaal zo'n 250 miljoen euro; de titanium onderdelen kosten ongeveer 16 miljoen euro.

Reacties (99)

[Scripted]

Dan mijn vraag... welke is sterker?
Zelfde vorm/volume.. zou dan een geprinte versie sterker kunnen zijn dan een 'giet' versie?

Doordat je het op een andere methode over elkaar heen legt zegmaar.
(denk aan vlechten)

[handige_harrie]

Ja, een geprint onderdeel kan sterker zijn. Dat komt doordat sommige van deze technieken zo gelijkmatig het onderdeel opbouwen dat het leidt tot een zuiverdere kristalstructuur van het metaal.

Een voorbeeld (uit 2007 nb!) was een uitlaatspruitstuk van een F1 motor; het geprinte exemplaar hield het minstens 3x langer uit dan het normale handmatig gelaste onderdeel.

Hier trouwens een artikel met ook foto's van het betreffende onderdeel. Duidelijk te zien dat dit wel een grovere techniek (stockfeed extrusion, soort FDM) dan de meeste andere metaalprinters (powderbed based).

[Reactie gewijzigd door handige_harrie op 30 juli 2024 04:16]

[carbidsjitter]

En ook de vorm speelt mee, hier stond een mooi voorbeeld op Linkedin (kon het zo niet terugvinden). Je kan heel gemakkelijk meer materiaal toevoegen waar de meeste spanning is, je krijgt dan vaak een 'organisch' ontwerp.

[Anoniem: 890159]

Het mooiste wordt het bij materiaalovergangen, in plaats van 2 verschillende materialen aan elkaar te maken kun je met 3D printen een continue overgang maken van puur materiaal A - mix van A en B die steeds meer B bevat - puur materiaal B. Geen zwakke lasnaden meer die altijd als eerste sneuvelen.

[handige_harrie]

Heb je voorbeelden hiervan in de metaalscene? Ik ken dit principe eigenlijk alleen van plastics printing.

[Anoniem: 890159]

Nee, ik heb het principe uit een artikel gehaald waar het ook over 2 soorten plastic ging. Maar het lijkt me bij metalen ook goed te doen (zei hij zonder gehinderd te worden door veel kennis van metalurgie).

[bogy]

ik weet niet zo meteen of materiaal overgangen zomaar mogelijk zijn...

naar wat ik namelijk uitmaak is dat het bij dit '3D printen' werkt met een continue stroom van titanium deeltjes die meteen met een plasma-straal worden gefused aan het onderliggende deel, en zo dus het onderdeel opbouwen, wanneer men nu een ander materiaal gaat toevoegen moet die plasmastraat ineens on the fly worden aangepast om het andere materiaal niet kapot te fusen of te laten wegsmelten...

het werkt dus volgens mij zeer goed met gebruik van 1 materiaal, maar voor gebruik met verschillende materialen zal men toch een andere methode moeten vinden

[Euronitwit]

Het plastic hangt aan elkaar door de moleculaire verbindingen, zoals C-OH
De metalen structuur bestaan uit kristallen.

Je kan niet zomaar de samenstelling van de A en B mix veranderen, want dit kan de (ideale) kristalstructuur verpesten, waardoor je een zwak eindproduct overhoudt.

[kidde]

Ik weet ook niet super veel van metallurgie, maar een geleidelijke overgang heeft risico's:

Staal breekt vaak vanaf een microscopische verontreiniging, een onderbreking in het metaal rooster. Staal bestaat dan uit 'klontjes' (granulen? Engels is grain) staal met wat meer koolstof aan de randen, en scheurt vanaf de verontreiniging langs die randen van die klontjes. De onderbreking in het rooster, of een enkel groter klontje (grotere grain size) is het zwakste punt. Middels een geleidelijke overgang introduceer je juist die microscopische verontreiniging / onderbreking in het rooster / grotere klontjes. Zou super zijn als zo'n overgang werkt, misschien lukt het voor bepaalde metalen, maar voor staal is dit helaas niet vanzelfsprekend.

[Anoniem: 890159]

Mja, aan de andere kant is staal nu ook niet het meest geschikte metaal om 3D te orinten lijkt me, juist vanwege die structuur. Gietijzer is tenslotte ook veel brosser dan smeedijzer.

[mark-k]

Zoek maar eens op 'Topology Optimization'.

[handige_harrie]

Klopt! Al was mijn reactie op de vraag van Scripted of het ook geld voor eenzelfde vorm/volume . Maw je kunt op meerdere wijzen winst boeken.

[MwegMwus]

Wellicht bedoel je dit: Optimizing Structural Building Elements in Metal http://www.arup.com/~/med...eport_for_IASS_21015.ashx

[carbidsjitter]

Die bedoel ik, exact hetzelfde plaatje van pagina 9 stond op Linkedin.

[Anoniem: 670884]

Over het algemeen krijg je toch betere materiaaleigenschappen wanneer je het walst/koud vervormt.
De meeste onderdelen worden dan ook gefreest uit gewalst metaal.

Verder is er in de luchtvaart nog een aspect van groot belang, en dat is hoe goed het bestand is tegen (het initieren van) scheurtjes. Gewalst titanium is hier vrij goed in, over geprint titanium durf ik hier niet zoveel over te zeggen, maar ik verwacht dat scheurtjes relatief snel kunnen ontstaan door de korrelige opbouw.

[n4m3l355]

Nou het is voor mij geruime tijd geleden dat ik materiaalkunde klassen had, en 3d printen stond toen echt nog in de kinderschoenen. Dat gezegd productie processen hebben ieder op zich zo zijn voor en nadelen. Je kunt niet alles over 1 kam strijken uiteindelijk

Ik denk dat 3d printen met name voordeel bied in het produceren van complexe vormen. Het is even geleden maar ik kon me herinneren dat de vleugels van Boeing onder vacuum worden gevormd om interne structuren te creeeren. Nu kan men dus complexe vormen printen die simpelweg niet gevreesd/gewalst kunnen worden. Dat wilt niet zeggen dat ze altijd sterker zijn, maar in specifieke situaties kan het wel zo zijn.

En dit is puur gelet op techniek, uiteindelijk kun je ook materiaaltechnisch vanalles aanpassen in zuiverheden, toevoegingen, temperatuur veranderingen enz. Metalurgie is niet voor niets een vak uiteindelijk.

[Nielshoppy]

De lagen smelten goed aan elkaar. vaak worden de objecten ook nog nabewerkt in een oven waardoor ze helemaal goed samenvloeien en de stres in het materiaal verandert. bij 3D printen is het ook mogelijk om vormen te maken die juist sterker zijn omdat je niet bent gelimiteerd aan de mallen en het gieten.

[snooze]

denk aan een interne honingraat-structuur

[Anoniem: 855731]

Als je het goed ontwerpt kan je geprint sterkere constructies maken met minder materiaal. Bij traditionele productiemethoden wordt de vorm beperkt door productiemogelijkheden. En dat is niet per definitie de sterkste constructie.

[CH4OS]

Met gieten wordt het uiteindelijk een massief geheel. Bij printen wordt het in laagjes gemaakt, lijkt me dat gieten een betere kwaliteit onderdelen geeft, omdat het dan 1 geheel is, terwijl als het geprint is, de kans op scheuren mij groter lijkt.

[rvt1]

Volgens mij met 3D onderdelen bedoelen ze hier meer sinteren (SLS) dan dat er laagjes geprint worden zoals met de bekende PLA/ABS printers.

[sugarlee89]

Daarom snap ik die hipster term ook niet tegenwoordig met dat 3d printen.

[rvt1]

In principe is het wel 3D printen. Met 3D printen bedoelen we vaak additive manufacturing (AM) in dit waar het materiaal vandaan komt is anders dan met die goedkope 3D printers.
Dus we kunnen het wel 3D printen noemen.

[Nakebod]

Ik kan mij voorstellen dat meerdere laagjes juist alleen maar sterker is. Denk eens aan A4 papier.
1 vel, scheurt makkelijk. 10 vellen, scheurt al moeilijker. 100 vellen, een behoorlijke uitdaging.

[Shark.Bait]

Misschien een beter voorbeeld is een traditioneel gemaakte katana, bekend in het westen als het samurai zwaard. Dat is 8 tot 16 keer gevouwen tijdens het maken en die laagjes maken het sterker en buigzamer dan de niet gevouwen concurrenten (niet 100% waar omdat katana's 2 soorten ijzer bevatten wat ook meehelpt).
Kleine scheurtjes in een individuele laag hebben in principe geen effect op de naastgelegen lagen; bij een solide, gegoten stuk kunnen scheurtjes uitgroeien tot een grote scheur en dat kan desastreuze gevolgen hebben.

[snooze]

het vouwen van tamahagane werd gedaan om de onzuiverheden uit het staal te krijgen.
het was een mooi lapmiddel om het japanse ijzererts wat van lage kwaliteit is toch tot zwaarden te kunnen smeden de laagjes zijn slechts een bijproduct hiervan en hoewel het estetisch heel mooi is zijn moderne staalsoorten toch sterker.

het groeien van scheurtjes is hier "niet echt" op van toepassing dit geldt meer voor vezels (glas / koolstof / kevlar) bij metalen gaat het vooral om de kristalstructuur in het staal.

om het maar niet te hebben over hoe godverdommes veel werk het is om al die laagjes te vouwen.

[engelbertus]

door het vouwen, en meer nog het weer samensmeden, verander je iets aan het staal dta niet met gieten of printen gedaan kan worden. de dichtheid kan daardoor misschien hoger zijn dan niet gesmeed staal.
en volgens mij ook alleen dat kan ervoor zorgen dat gesmeed staal sterker wordt.

andere nabehandelingen zoals gloeien etc. kun je volgens mij op elke staalsoort nog toepassen om een resultaat te rijgen dat beter aansluit bij de gebruikseisen.

[Shark.Bait]

het vouwen van tamahagane werd gedaan om de onzuiverheden uit het staal te krijgen.
het was een mooi lapmiddel om het japanse ijzererts wat van lage kwaliteit is toch tot zwaarden te kunnen smeden de laagjes zijn slechts een bijproduct hiervan en hoewel het estetisch heel mooi is zijn moderne staalsoorten toch sterker.

Ik vond het niet nodig te melden hoe ze achter het vouwen gekomen zijn, het ging me er meer om dat ze die laagjes hadden. En omdat men in Japan nu aan betere staalsoorten kan komen heeft het vouwen geen zin tenzij als oogsnoep, en de samurai en hun katana's zijn niet meer gewenst in het moderne Japan, maar dat alles leek me niet nodig om te noemen voor wat ik wilde zeggen over het onderwerp. Maar je hebt daarin wel allemaal gelijk, en ik ben ervan op de hoogte

[bbob]

Je geeft het al aan 2 soorten metaal die door vouwen sterker worden. Er zijn ook voorbeelden van materialen die door bewerking in 1 richting sterker zijn dan andere richting, bijv rubber gekalanderd. Leg je dan 2 of meerdere lagen over elkaar krijg je idd een sterker geheel.

[Shark.Bait]

Dat is een goed punt idd.; multiplex ligt ook in verschillende richtingen over elkaar gelijmd

[bbob]

Idd hout heeft een structuur en met verschillende richtingen maak je het sterker. Geen idee of dat bij bij het walsen van staal ook zo is dat moleculen door het walsen in 1 richting gaan staan.
Bij koolstof matjes zie je het ook geweven in een richting en ze worden dan ook meerdere lagen in meerdere richtingen geplaatst.

[ormagon]

Echter, zouden die honderd vellen papier één blok zijn dan zou het nog lastiger scheuren...

[Kram Nelook]

Maar dan breekt het misschien weer makkelijker.

[bbob]

In dat geval moet je kijken naar de balans tussen beide.
100 losse velletjes is misschien flexibel maar heel veel minder sterk van dezelfde dikte papier..
Misschien zijn 10 losse velletjes die totaal net zo dik zijn als de eerder genoemde 100 losse velletjes wel een betere balans tussen flexibiliteit en breeksterkte.

Het zal puur van de toepassing afhangen waar je naar op zoek bent. Voor sommige is flexibiliteit belangrijker. Voor andere stijfheid

[Epsilon]

Ja, maar is een massief stuk papier van de zelfde dikte als 100 vellen sterker is de vraag natuurlijk .

[Pathogen]

En bedenk je nu 1 vel A4 dat zo dik is als 100... Dan klopt je vergelijking weer

[boyd91]

Dat heeft weinig te maken met het feit dat het laagjes zijn en niet een massief blok.

[bbob]

Slechte vergelijking. een pak papier scheuren in moeilijk maar het valt met een duw zo uit elkaar. Waar het om gaat is dan de onderlinge verbinding tussen de laagjes.
Met het printen ga ik er van uit dat het gewoon 1 geheel gaat vormen en je de laagjes niet meer kan herkennen.

[ATS]

Dat ligt nogal aan de richting waarin er er kracht op uit oefent. En dat zal hier niet anders zijn waarschijnlijk.

[Durandal]

Ik kan mij voorstellen dat meerdere laagjes juist alleen maar sterker is. Denk eens aan A4 papier.
1 vel, scheurt makkelijk. 10 vellen, scheurt al moeilijker. 100 vellen, een behoorlijke uitdaging.

Ja je kan een velletje ook niet met een telefoonboek vergelijken omdat dat boek dikker is. Vergelijk je telefoonboek met een houten balk van dezelfde dikte.

[Anoniem: 172410]

Gieten levert ook maar beperkt één geheel op. Gietijzer of -staal is niet voor niets voor kwetsbaarder dan gewalst staal. Gieten levert veel onregelmatigheden en zwakke plekken op. Daarom zijn resultante stukken vaak bros en kwetsbaar voor trekbelastingen. Druk kan beter worden weerstaan. Wil je meer van zo'n stuk metaal, dan zal je het moeten gaan bewerken in de vorm van smeden, walsen of een andere techniek waarbij die kwetsbaarheden geëlimineerd worden. Staalkabels zijn bijvoorbeeld ontzettend sterk, omdat ze in de lengterichting een behoorlijk ideale interne structuur hebben.

Overigens heb ik mij door een fabrikant van dit soort printers laten vertellen dat het resultante werkstuk sterker is dan een gegoten stuk. Het is vrij zacht, waardoor het nabewerkt en naar wens gehard kan worden.

[Scripted]

Dat dacht ik ook, maar mogelijk omdat je het anders schikt toch weer een positief effect heeft.
Gewoon een gedachte kronkel haha.

Nouja mooi dat het kan.

[Crovmon]

De vraag is natuurlijk wat '1 geheel' betekent, want eigenlijk bestaat dat natuurlijk niet. Uiteindelijk moeten die afkoelende afzonderlijk bewegende deeltjes zich op een bepaalde manier gaan rangschikken. Dat hoeft niet perse op slechts 1 manier te kunnen, noch hoeft de structuur die volgt uit thermisch afkoelen perse de sterkste.

Essentieler lijkt me dus wat voor soort lattice die titanium atomen vormen. Kan me voorstellen dat je met printen sterkere/lichtere structuren/rangschikking kunt afdwingen dan bij gieten, maar zoals al eerder aangegeven gaat het hier volgensmij vooral om de mogelijkheden vormen/dimensies te produceren die anders niet haalbaar zijn.

[dwwolf]

Nou nee.
Probleem bij gieten,zeker bij grotere diktes, is dat de legering die stolt niet dezelfde legering hoeft te zijn als die nog gesmolten is. Dat hangt af van de fase diagrammen van de gebruikte legeringscomponenten.

En dat kan knap lastig worden met meer dan 3 componenten.

[rvt1]

Overigens leuk om te weten, de bladen van een een straal motor worden uit een enkel kristal gegroeid, daarna na bewerkt voor de juiste vorm.

[snooze]

today i learned

[Anoniem: 826615]

uitleg graag, en verwijzing naar bron, hier wil ik graag even over lezen

[steven2992]

Uitleg, met enkele bronnen: https://en.wikipedia.org/wiki/Single_crystal.

[rvt1]

Gisteren kon ik niet op tube, hier is een video : https://www.youtube.com/watch?v=aFRdp1Js9Kc

Hier kun je ook het sinteren zien : https://youtu.be/8vtLtu4ZYsQ?t=153

[Reactie gewijzigd door rvt1 op 30 juli 2024 04:16]

[Durandal]

Overigens leuk om te weten, de bladen van een een straal motor worden uit een enkel kristal gegroeid, daarna na bewerkt voor de juiste vorm.

Omdat, en dat heb ik dan gister weer geleerd, een materiaal altijd op inperfecties scheurt en een monokristal geen inperfecties heeft.

[Nas T]

Welke sterker is, is een moeilijk te beantwoorden vraag. Allereerst: definieer "sterker". De meesten zullen de kracht noemen waarbij het materiaal bezwijkt. Als je dan denkt dat diamant sterker is dan staal, maak van beide een dun buisje en probeer het te breken.

Twee belangrijke materiaaleigenschappen zijn stijfheid en taaiheid. Stijfheid definieert de kracht die nodig is om een vooraf vastgestelde vorm een bepaalde vormverandering te geven. Vaak gaat dat door een trekproef, waarbij een ronde staaf geklemd wordt en uitgerekt wordt.
Taaiheid is de kracht die nodig is om het materiaal te laten bezwijken. Zo zal glas harder zijn dan staal, maar minder taai (= bros).

Binnen staal heb je duizenden verschillende soorten, die elk ook verschillend in stijfheid/taaiheid kunnen zijn. Dit is bijvoorbeeld te realiseren door een warmtebehandeling. Een hele bekende is om staal heet te maken, zodat de structuur verandert (ferritisch/martensitisch/austenitisch). Door het snel af te koelen kun je materiaal dwingen in deze structuur te blijven en de fysische eigenschappen aan te passen.

Terugkomend op titanium gieten/3D-printen: ik zou mijn geld waarschijnlijk inzetten op gieten, maar dat is meer doordat ik denk dat de vorm beter gegarandeerd kan worden. De materiaaleigenschappen kunnen voor beide constructie worden veranderd, door middel van een warmtebehandeling. De reden om voor 3D-printen te gaan, is dat je een andere vormvrijheid hebt dan bij gieten/frezen. Hoe zou je bijvoorbeeld een hol object (een bal bijvoorbeeld) gieten of frezen? Maar met een 3d-printer is dat wel te realiseren. En holle objecten schelen gewicht, maar kunnen hun sterkte behouden (daarom is een fietsframe hol en niet massief)

[Sandwalker]

Simpele geometrische vormen, deze zul je praktisch altijd klassiek maken, een gietstuk eventueel met een verspanende nabehandeling
Complexe geometrische vormen, deze kun je conventioneel vaak alleen maken door eerst onderdelen te maken en die uiteindelijk weer met elkaar te verbinden. Dit geeft inherent zwakkere plekken in het ontwerp, of gewichtstoename om dit tegen te gaan. Naarmate de complexiteit toeneemt, wordt de voorkeur voor 3D printen sterker. Zeker in de vliegtuigindustrie waar veel onderdelen een hoge eindsterkte moeten hebben bij een zo laag mogelijk gewicht valt veel te winnen met een complexe geometrie, zoals in inwendige honingraatstructuur, die dan natuurlijk 3D geprint is.

[Anoniem: 20901]

Definieer eerst sterker maar eens.

[Scripted]

Oke.

Het is de onverbogen vorm van de vergrotende trap van sterk.

1. niet gauw slijtend; stevig, duurzaam
2. in staat veel te weerstaan; = krachtig

[Anoniem: 414757]

Het voordeel van 3D printen zit hem in de vormvrijheid in het maak en ontwerp proces.

Als je CNC freest of giet moet je rekening houden met lossingshoeken en andere soorten ondersnijdingen. Om toch complexe producten te kunnen maken worden onderdelen soms opgedeeld in kleinere wel maakbare onderdelen, die later weer samengesteld moeten worden.
Dit geeft weer tolerantieproblemen of andere kwaliteitsproblemen.
En vergeet niet dat je dan te maken krijgt met verbindingen zoals lijmverbindingen, klikverbindingen of boutverbindingen. Maakt het ook niet makkelijker.

Bij 3D printen kun je een onderdeel heel fijn en specifiek ontwerpen en een zo licht mogelijk product ontwerpen volgens zeer kritische specificaties, zonder extra toevoegingen.

[Tarin]

Een ander probleem is dat je bij frezen uit moet gaan van een massief blok en, vooral bij frame-delen, het onderdeel minder dan 20% van het oorspronkelijke ruwdeel weegt.
Naast het feit dat verspaning niet gratis is (gereedschappen, programmering van maschines), zijn door koelmiddel en dergelijke vervuilde titaniumspanen niet zonder meer om te smelten tot een nieuw blok, iets wat bij andere materialen eenvoudiger is en de netto materiaalprijs drukt.

Bij 3D-printen gaat (bijna) geen materiaal verloren. De punten waar men nog tegenaan liep waren materiaalspanning (de reden dat ABS-prints de neiging hebben krom te trekken) en homogeniteit (en daarmee gelijkmatige stevigheid) van het eindresultaat - het poeder moet serieus goed samengevoegd/gesmolten/gefuseerd worden om een net zo stevig geprint eindresultaat te krijgen als een die uit een massief blok gefreesd is.)

[Reactie gewijzigd door Tarin op 30 juli 2024 04:16]

[Anoniem: 414757]

3D prints moeten ondersteund worden met extra materiaal. Dat moet na de print verwijderd worden. Dit is extra werk.
Ook worden deze metaal prints spanningsarm gegloeid. Omdat anders de print veel te bros en onbruikbaar is.

[Tarin]

Uiteraard, hoewel het poeder zelf ook ondersteunt, dus de ondersteuningen zijn minder uitvoerig als die die je bij een FDM-printer zal zien.

Sowieso zal er na het printen een verspanende bewerking uitgevoerd worden om bevestigingsgaten en -vlakken binnen de gewenste tolerantie te krijgen. Fijnmechanische bedrijven werken op dit moment al vaker met 'ruwdelen' die geprint zijn en die door middel van verspanen van de nodige passingen worden voorzien.
Net als leidingafsluiters die gegoten worden, waarna de aansluitvlakken op maat gedraaid worden.

[Durandal]

Bij gieten/frezen gaat ook geen materiaal verloren; resten worden opgevangen en weer omgesmolten.

[Tarin]

Dat is bij titanium zoals ik al zei helaas niet helemaal het geval: door (resten van) koel- en smeermiddel en gereedschapslijtage zijn de spanen dermate vuil dat het teruggewonnen materiaal niet meer zo hoogwaardig is als noodzakelijk is voor de vliegtuigindustrie. Er wordt gewerkt aan oplossingen hiervoor, maar 3D-printen is een van de mogelijke punten hier veel geld te besparen.

Bij gieten is, naast de hoge kosten van matrijzen op dit formaat, het lastig bijvoorbeeld bij dunwandige delen het materiaal homogeen te krijgen - je werkt toch met afkoelend dikvloeibaar materiaal, het risico dat lucht gevangen wordt moet uitgesloten worden.

Zowel bij 3D-printen als bij gieten zal overigens altijd nog een verspanende bewerking volgen om de onderdelen binnen de gewenste tolerantie te krijgen.

[Roy81NL]

Je noemt hier alleen voordelen van 3D printing en niet een (op dit moment nog) zeer groot nadeel:

Relatief zeer lange produktietijden in vergelijking met hard tooled produktiemethoden zoals (spuit)gieten, smeden, dieptrekken, enz... (Met name bij technieken als smeden en dieptrekken produceer je produkten in een enkele klap, waarvan slechts enkele vlakken nabewerkt hoeven te worden.) Bij deze technieken zijn de investeringskosten voor een matrijs aanzienljik, maar zodra je er een hebt kun je produkten maken in seconden ipv uren/dagen.

Mits je de produktieaantallen hebt (tienduizenden en ver daarboven), zijn "conventionele" hard tooled produktietechnieken nog steeds, economisch gezien, superieur aan 3d-printing. (Uiteraard zijn er ook materiaalkundige verschillen per produktieproces wat ik nu buiten beschouwing laat.)

[Anoniem: 414757]

De conventionele technieken zullen ook niet op de korte termijn verdwijnen. Ze zijn zeer betrouwbaar en bruikbaar. Maar op andere schaalgroottes. Je moet 3D printen ook zien in het perspectief van de conventionele bewerkingsmachines zoals CNC freezen of draaien.
Er kunnen ook 3D prints gebruikt worden in matrijzen.

3D Printen is er ook nog niet voor massa productie. Maar dat zal in de toekomst zeker wel veranderen.

Het nadeel van een matrijs bijvoorbeeld is dat als je een kleine aanpassing wilt dat je dan volledige revisies moet maken voor je gehele productielijn. Bij 3D printen kun je elke print uniek maken zonder extra problemen.

[Roy81NL]

Mijn punt ging over produktieTIJDEN.

Uiteraard zit je bij een matrijs "vast" aan een eerder vastgelegd ontwerp (je kan hooguit, als je mazzel hebt, de nabewerkingen wat tweaken). Daarom duren ontwerptrajecten ook zo lang, totdat alles tot in den treure geverifieerd is en de investering gerechtvaardigd is.

[jj71]

Titanium is een duur, sterk en lichtgewicht metaal dat bestand is tegen hoge temperaturen en erg corrosiebestendig is.

De reden waarom het duur is heeft vooral te maken met dat het moeilijk is om het industrieel te verwerken. Hier een interessant artikel: Titanium goedkoper, op termijn.

[Dark_man]

Tweakers zegt ook in het laatste stukje dat het in de SR71 blackbird is gebruikt maar dat is eigenlijk vanzelfsprekend en ook niet zo bijzonder.

Titanium wordt in alle straaljagers gebruikt, dus zo bijzonder is dat ook niet.

[Durandal]

Wat het bijzonder maakte is dat bijna de complete SR71 in titanium gemaakt is ipv een paar onderdelen. Dat had duidelijker gemogen.
Verder is de reden voor de keuze van titanium in de SR71 de hoge smelttemperatuur geweest en niet de sterkte van het materiaal (ivm met de wrijvingswarmteontwikkeling bij mach 3), iets wat bij de Dreamliners natuurlijk niet speelt.
Kortom, de vergelijking in het artikel gaat mank.

[Dark_man]

Maar straaljagers worden ook in het geheel van Titanium gemaakt.

Want er is ook niet echt een alternatief, wil je corrosiebestendige, lichte en sterke straaljagers dan kan je niet anders dan Titanium.

Tweakers doet het echter voorkomen alsof SR71 een van de weinig vliegtuigen van Titanium is of zo.

[Durandal]

Dat verbaasde me dus even wat op wikipedia gezocht

The F-16 was designed to be relatively inexpensive to build and simpler to maintain than earlier-generation fighters. The airframe is built with about 80% aviation-grade aluminum alloys, 8% steel, 3% composites, and 1.5% titanium.

In January 2011, Lockheed Martin reported that a solution had been found for the cracking of an aluminum bulkhead during ground testing of the F-35B.

The F-22's structure contains a significant amount of high-strength materials to withstand stress and heat of sustained supersonic flight. Respectively, titanium alloys and composites comprise 39% and 24% of the aircraft's structural weight.

De russen mag je zelf opzoeken maar het ziet er inderdaad uit dat de SR71 een uitzondering is.

[Piet91]

Een Dreamliner kost in totaal zo'n 250 miljoen euro; de titanium onderdelen kosten ongeveer 16 miljoen euro.

Hier heb ik het bijna 3 jaar geleden ook over gehad: Piet91 in "Het Luchtvaart Topic - Deel 4"

Om dit te bespoedigen nemen ze nu ook al maatregelen; zo willen ze de gebruikte hoeveelheid titanium verminderen.
Dat spul kost hun zo'n $20-25 per pound (454 gram) en 15% van het Operating empty weight (OEW) van de 787 bestaat uit titanium; dus ruim 17.6 ton aan titanium; zo'n $776.000 - $970.000 aan titanium (afgerond).
Zo bestaat de frame van de cockpitramen nu niet meer uit titanium maar uit aluminium.
Ze hebben nog overwogen om de seat tracks te vervangen door aluminium maar dit ging niet door.

Wel willen ze het productieproces verbeteren; schijnbaar is er een groot stuk in de 787 ("used to help join the wings to the body") waarbij ze ruim 18 kilo aan titanium gebruiken voor elke 454 gram dat overblijft.
De rest wordt afgeslepen.

en hier: Piet91 in "Het Luchtvaart Topic - Deel 4"

Jup; zo'n 17 maal hoger; er blijft dus zo'n $1 miljoen aan titanium in de 787 zitten maar er wordt voor zo'n $17 miljoen titanium gekocht.

Mijn laatste alinea ("18 kilo aan titanium gebruiken voor elke 454 gram dat overblijft") is daar maar 1 voorbeeld van.

[Reactie gewijzigd door Piet91 op 30 juli 2024 04:16]

[ErikRo]

Hoe kan je in godsnaam titanium printen, plastic ok maar het bijna hardste materiaal ter wereld lijkt me andere koek

[Anoniem: 908481]

Speciale spuitkoppen die dus heel heet worden. Titanium heeft wel als extra uitdaging dat het printen moet geschieden in een vacuum of bijvoorbeeld stikstof gevulde ruimte, omdat het eerder zal branden dan smelten. Ook zal het uiteindelijke product net zo sterk of inderdaad zoals eerder genoemd zelfs sterker zijn dan de gegoten/gewalste versie. Meer mag ik er helaas niet over vertellen.

[ErikRo]

Ok en kan dat dan heel dun straaltje zijn? Lijkt me niet echt iets als water maar eerder een stug dik materiaal dan iets printen op 1/10e mm lijkt me knap lastig of kan dat?

[QustomiZe]

Ongeveer 19% besparen op titanium onderdelen.

[Anoniem: 855731]

Wat een erg forse gewichtsbesparing oplevert! Ik weet van mensen die bij Fokker hebben gewerkt dat zelf gebruik van een andere verfsoort die 10% dunner kon worden aangebracht dat dat al een no-brainer was om in te voeren. Kan je nagaan als je 19% kunt besparen op titanium onderdelen.

[Alxndr]

Iedere besparing is natuurlijk mooi, maar als je op het lichtste bestandeel gaat besparen is de winst minimaal. Bovendien is titanium an sich zwaarder dan aluminium, dit wordt wel gecompenseerd doordat het sterker is, maar 7 keer zo duur is wel heel veel duurder dan de 15-19% die ze nu kunnen besparen.

[Myquandro]

Dat het duur is komt voor een groot deel denk ik doordat het nog maar net in gebruik is en er nog zowel in productie processen optimalisaties en mogelijk nieuwe technieken moeten worden gevonden en omdat er nog te weinig schaalvoordelen zijn.

Toen aluminium net in gebruik begon te raken was deze ook erg duur, maar doordat het meer en meer gebruikt werd, de productieprocessen zijn doorontwikkeld en dergelijke is het nu heel betaalbaar.

Het zou me niet verbazen als titanium eenzelfde fase doormaakt en dan zorgen dit soort ontwikkelingen er mede voor dat we over een decennia of twee titanium net zo vanzelfsprekend vinden en betaalbaar is als aluminium nu is.

Bij dat proces van ontwikkeling zijn o.a. Vliegtuigfabrikanten en (luxere) autofabrikanten belangrijk omdat die de financiële mogelijkheden om hiermee te experimenteren en de technische behoefte hebben aan dit soort materialen en daar extra winst mee kunnen halen.

[Neko Koneko]

Wat een erg forse gewichtsbesparing oplevert! Ik weet van mensen die bij Fokker hebben gewerkt dat zelf gebruik van een andere verfsoort die 10% dunner kon worden aangebracht dat dat al een no-brainer was om in te voeren. Kan je nagaan als je 19% kunt besparen op titanium onderdelen.

Volgens mij wilde Jaguar toen ze een aantal jaar geleden mee gingen doen in de F1 hun trademark metallic groene verf gebruiken, dat bleek toen zoveel gewicht toe te voegen aan de wagen dat ze uiteindelijk toch maar voor de niet-metallic versie hebben gekozen

[HotFix]

Interessante kost! Ik zit zelf in de industrie van titanium 3D printen en het is soms een flinke uitdaging grote producten goed te kunnen printen, maar zodra je een onderdeel goed hebt ingesteld is het vrijwel smooth sailing. Of in dit geval, flying!

[Anoniem: 300525]

Interessant. Daar je zelf in die industrie zit; hoe zit het met zeer fijn materiaal? Zoals chirurgische pincetten bijvoorbeeld? Is dit goed te vervaardigen met een 3d printer?

*Sry voor de offtopic vraag..

[Reactie gewijzigd door Anoniem: 300525 op 30 juli 2024 04:16]

[HotFix]

Ondanks dat nagenoeg alles geprint kan worden (lees: kan, het is helaas niet altijd vanzelfsprekend en kost vaak meerdere iteraties) is het niet per se goedkoper of beter dan een titanium product vervaardigen met verspanende bewerkingen (frezen, draaien, etc). Fijne onderdelen kunnen geprint worden, maar het levert misschien geen voordelen op ten opzichte van traditionele methodes. Vanwaar de vraag?

[Anoniem: 300525]

Dank voor 't antwoord. Interesse komt voort vanuit mijn opleiding tot sterilisatie medewerker. Zeer vaak fijn materiaal in mijn handen gehad van titanium en was benieuwd naar deze ontwikkeling.

Op zich jammer te lezen dat het niet direct voordelen brengt.

*Wederom excuses voor het offtopic karakter.

[Anoniem: 908481]

(los van het titanium topic)

Het is met name zeer interessant voor prototyping en kleine volumes. Er komt ook bij dat je dus ook bewegende delen kunt printen. Denk aan bijvoorbeeld je pincetjes, of een stapje groter: versnellingsbak printen zonder assemblage achteraf. Dit is geen fictie meer.

Ook gaan we een stapje verder: grondstoffen op de maan winnen en daar uiteindelijk je kolonie printen. Of zelfs de parts voor je ruimteschip, omdat het makkelijker is van de maan te vertrekken dan van de aarde (grotere payload opties). Ook dit niet langer fictie en is volop in ontwikkeling.

Nog een groot voordeel van printen: geen grote hoeveelheden afval. Ipv een blok aluminium waarvan 70% weggefreesd krijg je dus meer waar voor je geld mbt materiaalkosten.

[singlecore]

Klopt, aanvulling vanuit een aerospace bedrijf hier: de voornaamste besparing is op arbeidsloon. Er zijn veel minder lassers/bankwerkers nodig om de aantallen te halen waarmee je met Boeing en Airbus mee te maken hebt. Voorheen zagen we daarom deze labor intensive klussen verschuiven naar o.a. China (m.u.v. militair). Met de komst van de 3D printer is het dus mogelijk dit werk weer terug te halen. Dit maakt de doorlooptijd en planbaarheid van producten ook veel eenvoudiger. Het is tenslotte lastig als een engine assembly moet wachten op 1 onderdeel, totdat de boot uit China is aangekomen.

[robin15243]

Ik lees hierboven wat mensen die vraagtekens zetten bij het gebruik van Titanium v.s. Aluminium.

Ik kan je vertellen, er zijn bepaalde onderdelen in een vliegtuig die gewoon niet uit Aluminium gemaakt zouden kunnen worden. Onderdelen die zo zwaar belast worden, dat aluminium gewoon praktisch niet kan.

Denk aan het scharnierpunt tussen de landing gear en de romp. Al het gewicht (+ wat G-krachten tijdens een (harde) landing) komt daar op een klein onderdeel terecht. Dat moet gigantisch sterk zijn. Dan maken kosten niet uit, Titanium is 'the way to go'.

[Dark_man]

Of wat dacht je van de turbine bladeren?

Die moeten zelfs tegen de impact van een grote vogel die met hoge snelheid botst bestendig zijn.

[Durandal]

Denk aan het scharnierpunt tussen de landing gear en de romp. Al het gewicht (+ wat G-krachten tijdens een (harde) landing) komt daar op een klein onderdeel terecht. Dat moet gigantisch sterk zijn. Dan maken kosten niet uit, Titanium is 'the way to go'.

Staal? We kijken natuurlijk niet op een kilo bij een lijnvliegtuig.

[steven2992]

Norsk gebruikt hiervoor hun eigen MERKE IV Rapid Plasma Deposition machines. In tegenstelling tot laser sintering machines die metaal poeder aan elkaar sinteren gebruiken ze een spoel met draad die gesmolten wordt om lagen op te bouwen. Hiermee lijkt het vrij veel op plastic filament 3D printers, hoewel de details natuurlijk verschillen. De microstructuur die hiermee bereikt wordt is een stuk sterker dan gesinterd poeder. In principe, met hittebehandelingen om de kristalstructuur uniform op te bouwen nadat het onderdeel geprint is, kan je hiermee onderdelen maken die net zo sterk zijn als traditioneel uit een blok gefreesde onderdelen.

Ze fabriceren zogenaamde 80% near-net-shape parts met de print techniek. Dat wil zeggen dat ze onderdelen printen die net wat groter zijn dan ze uiteindelijk worden. Vervolgens worden de geprinte 'blanks' in een freesmachine tot de uiteindelijke vorm gefreesd. Het grote voordeel hiervan is dat je niet met een massief blok begint in je freesmachine, en daarmee dus een hoop tijd en verspild materiaal kan besparen. Hier komt dan ook de kostenreductie vandaan.

De onderdelen die hiermee gemaakt worden zijn voornamelijk brackets om structuren aan elkaar te verbinden. Onderstaand plaatje laat mooi zien hoe het werkt. Achteraan is het onderdeel zoals het uit de printer komt, in het midden halverwege het frees proces en vooraan het uiteindelijke onderdeel.
http://www.norsktitanium..../2015/10/Part_3_steps.jpg

Meer plaatjes enzo: http://www.norsktitanium.com/media/.

[Reactie gewijzigd door steven2992 op 30 juli 2024 04:16]

[ReinKersten]

Is het niet zo dat als je de poedermethode toepast dat je dan het frezen overslaat?

[steven2992]

Ja, poeder laser sintering, bekend als Direct Metal Laser Sintering, wordt gebruikt om net-shape parts te maken, deze hoeven dan niet meer gefreesd te worden. Het kan echter wel, mocht het nodig zijn om bepaalde toleranties te verkrijgen of om bijvoorbeeld een gat te boren dat in het vlak van het printbed ligt. Dit soort gaten zijn lastig om mooi rond te printen. Traditioneel sinteren waarin metaal poeder in een pers samen wordt geperst en dan in een oven wordt gesintered is ook voor net-shape parts. Dit wordt veel toegepast voor tandwielen, zodat ze zonder frezen gemaakt kunnen worden.