Die additive Fertigung (AM) von Metallen kann die Produktion von Metallkomponenten durch die Reduzierung von Arbeitsschritten, Ausschuss, Vorlaufzeit und/oder Kosten revolutionieren. Dadurch kann das Teiledesign optimiert und Eigenschaften wie Form und Gewicht verbessert werden. Trotz seiner Vorteile bringt AM auch Herausforderungen mit sich, wie beispielsweise starke Oberflächenstrukturen, Defekte und Eigenspannungen, die die mechanische Festigkeit und Leistung beeinträchtigen. Mängel, einschließlich erheblicher Oberflächenrauheit und oberflächennaher Poren, behindern eine breite Akzeptanz und machen eine Nachbearbeitung zur Fehlerbeseitigung erforderlich. Aufgrund der Komplexität der AM-Komponenten stoßen herkömmliche Methoden wie das Schleifen an ihre Grenzen. REM ist auf Lösungen zur Oberflächenveredelung mit fortschrittlicher Oberflächenveredelung-Technologie spezialisiert, geht diese Herausforderungen an und erschließt das volle Potenzial der additiven Fertigung branchenübergreifend.
In einer erfolgreichen SBIR-Phase-I- und -II-Kooperation mit der NASA entwickelte REM einen Prototyp einer Bearbeitungszelle sowie eine optimierte Endbearbeitungstechnik (OFT) für AM-Komponenten (insbesondere für Raketentriebwerkskomponenten) mit maximalen Abmessungen von ~30 x 30 x 24 Zoll. Die entwickelte Technologie ist in der Lage, die Oberflächenrauheit der Komponenten im Ist-Zustand durch gleichmäßiges Entfernen von Oberflächenmaterial und oberflächennahen Defekten erheblich zu verbessern. Darüber hinaus ermöglicht die gleichmäßige Materialabtragung die Verwendung des OFT zur Reduzierung der Wandstärke von AM-Komponenten, wodurch die Beschränkung der minimalen Wandstärken bei Drucktechnologien überwunden wird.
Nach einer erfolgreichen Demonstration der entwickelten Technologien und Verfahren äußerte die NASA den Bedarf, wesentlich größere DED-LB/p/Metall-Raketentriebwerkskomponenten zu verarbeiten. AFRL äußerte einen ähnlichen Bedarf im Zusammenhang mit neueren PBF-LB-Maschinen mit größeren Bauvolumen, die in der Lage sind, deutlich größere Komponenten zu drucken. Durch die Einbindung von AFRL-Mitteln in ein NASA-Projekt der Phase IIE erhielt REM die Möglichkeit, die Anforderungen beider Programme erfolgreich zu erfüllen.
Im Rahmen dieses Programms entwickelte REM ein OFT und ein Gerät, das diesen Skalierungsherausforderungen gerecht wird und alle bewährten Funktionen und Vorteile der zuvor demonstrierten Technologie beibehält. Diese skalierte Technologie ist in der Lage, Komponenten mit einem Durchmesser von bis zu ca. 60 Zoll und einer Länge/Höhe von bis zu ca. 72 Fuß zu verarbeiten.
Als Höhepunkt dieses Programms führte REM erfolgreich sowohl die Bearbeitung von Demonstrationskomponenten für die NASA als auch für das AFRL durch und erfüllte bzw. übertraf dabei alle Ziele in Bezug auf Materialabtrag, Gleichmäßigkeit des Materialabtrags und Reduzierung der Oberflächenrauheit.
Die entwickelte Technologie ermöglicht den Druck dickerer Wände, die dann mittels OFT auf die endgültigen Zielmaße reduziert werden können, was zu verbesserten Materialeigenschaften und einer besseren Oberflächenbeschaffenheit führt. Somit trägt REMs OFT dazu bei, die vielen Fertigungs- und Komponentenvorteile von AM für groß angelegte Anwendungen zu realisieren.
REM präsentierte diese Ergebnisse auf der Amerika Makes 2024 Spring Technology Review & Exchange (TRX), und Aspekte dieser Arbeit wurden in der jüngsten Momentum Newsletter-Ausgabe von Elementum 3D vom April 2024 vorgestellt.
REM dankt dem NASA Marshall Space Flight Center (Paul Gradl), AFRL / National Center for Defense Manufacturing and Machining (NCDMM, Litsa Rubino), Elementum3D und RPMI für ihre Zeit, ihren Einsatz und ihren Beitrag zu diesem Erfolg.
Über REM Surface Engineering
REM Surface Engineering, Erfinder des ISF®-Verfahrens, des Rapid ISF®-Verfahrens, des Extreme ISF®-Verfahrens und des REM®-Verfahrens, ist ein weltweit führender Anbieter von Lösungen für die Oberflächentechnik. Die isotropen Superfinishing-Technologien von REM sind wertschöpfende und leistungssteigernde Verbesserungen gegenüber konventionellen Bearbeitungsvorgängen wie Schleifen und Läppen. Das 1965 von Robert Michaud in Southington, CT, gegründete Unternehmen REM Surface Engineering ist ein Familienunternehmen, das sich seit über 55 Jahren im Dienste unserer Partner und Kunden befindet. REM Surface Engineering betreibt vier Standorte in Brenham, Texas, Southington, Connecticut, Merrillville, Indiana, St. Neots, Vereinigtes Königreich, und Krefeld, Deutschland, die Produkte und Dienstleistungen weltweit anbieten.