Additive Serienfertigung für mehr Nachhaltigkeit
Bauteile aus Carbonfaser Verbundwerkstoffen sind wesentlich leichter als Teile aus Metall. Gelingt es, solche Bauteile digital und kostengünstig in Serienproduktion herzustellen, könnte der CO2-Ausstoss eines Flugzeuges um viele Tonnen reduziert werden. Das ETH Spin-off 9T Labs bietet dazu Lösungen an.
Die Mission von 9TLabs ist die nachhaltige und kostengünstige Serienproduktion von Hochleistungsverbundwerkstoffen, damit diese sich so einfach wie Metalle herstellen lassen. Um dies zu erreichen, digitalisiert 9T Labs den Produktionsworkflow für Verbundwerkstoffe, indem es intelligente Software und additive Fertigungsanlagen bereitstellt. «Die Fertigungsanlagen können in die Produktionslinien innovativer Unternehmen integriert werden, mit dem Ziel, Bauteile mit den gleichen oder besseren strukturellen Eigenschaften wie Metall zu fertigen,» erklärt Giovanni Cavolina, Chief Business Development Officer von 9T Labs. Solche CFK Teile (carbonfaserverstärkter Kunststoff) sind wesentlich leichter als Metallteile, was zahlreiche Vorteile bietet. Berechnungen haben gezeigt, dass pro eingesparten Kilo Gewicht eines Flugzeuges 1.2 g CO2 pro Flugkilometer gespart werden kann. Würden sämtliche Bauteile, die heute noch aus Aluminium gefertigt sind mit 9T Labs Additive Fusion Technology gefertigt, so könnte man im Lebenszyklus eines Flugzeuges hunderttausende kg CO2 einsparen.
Herausforderung Serienproduktion
Warum wird also die Produktion nicht einfach umgestellt? Die Serienproduktion an sich ist einfach, aber die Einhaltung von industriellen Qualitätsansprüchen ist schwierig. Nebst Produktivität und Wirtschaftlichkeit kommen immer auch die Qualität und Zertifizierung ins Spiel. Aspekte wie die optimale Material/Prozess Paarung unter Einhaltung der notwendigen Eigenschaften im Betrieb, Erreichen der Endtoleranzen, Reproduzierbarkeit und die Datenrückverfolgung gilt es zu berücksichtigen. Giovanni Cavolina stellt fest: «Wir befinden uns an einem Wendepunkt in der additiven Fertigung. Der Markt sucht gezielt Technologien, welche für klein- und mittelgrosse Serien eingesetzt werden können, um die Konkurrenzfähigkeit und Differenzierung zu stärken.»
Gerüstet für die Zukunft
9T Labs hat mit Setforge einen französischen Kunden gewonnen, der innovative Metallteile für die Luftfahrt und Autoindustrie produziert und sich neue Marktchancen erhofft, indem Metalle durch strukturelle CFK-Bauteile ersetzt werden. «Leichtigkeit und Nachhaltigkeit werden immer wichtiger», unterstreicht Damien Felix, Leiter des EPITHER-Programms von Setforge. «Als innovatives Unternehmen müssen wir neue Technologien für die Zukunft der digitalen Serienproduktion erforschen. Mit dem kostenbewussten Ansatz von 9T Labs können wir das Gewicht der Bauteile sowie die Produktionskosten senken». Setforge wird eine Komplettlösung von 9T Labs einsetzen, die Software, Hardware und Ingenieurdienstleistungen umfasst. Gemäss Damien Felix bietet dies diverse Vorteile:
- Technische Unterstützung
- Die Software erleichtert den Zugang zum Konstruktionsprozess von CFK-Bauteilen und verkürzt die Entwicklungszeit
- Flexibilität bei der Prozesssimulation und dem digitalen Prototyping, um das patentierte Verfahren auf die Serienproduktion von CFK-Teilen auszuweiten
«Wir brauchen nebst unserer traditionellen Produktion von Metallteilen eine zusätzliche Technologie, um unsere Ziele zu erreichen», sagt Damien Felix. Die mit der Red Series™ von 9T Labs additiv gefertigten Teile erfüllen die hohen Qualitätsanforderungen von Setforge und erweitern die Produktepalette. Giovanni Cavolina ergänzt: «Die Kombination von 9T Labs' Wissen über Verbundwerkstoffe und Setforges Erfahrung in der Produktion wird die Serienproduktion unter Verwendung von additiver Fertigung ermöglichen.»
Neue Märkte, neue Applikationen
Leichtbau bedeutet auch Nachhaltigkeit und ist für die Zukunft immer wichtiger. Unternehmen wie Setforge können Metalle ersetzen und damit Marktanteile in existierenden Märkten erhöhen sowie neue Märkte erschliessen. Die Eigenschaften der Carbon Composites sind vielfältig und deswegen in jeder Branche ein Vorteil. Grosses Potential sieht das Team von 9T Labs im Bereich der Luftfahrt und der Medizinaltechnik. Sie sind jedoch offen für alles und freuen sich auf Anfragen aus sämtlichen Industriebereichen.
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