Een team bestaande uit Thales Alenia Space, Cranfield University en Glenalmond Technologies hebben met succes een eerste volledig prototype van een titanium drukvat geproduceerd dat zal worden gebruikt in toekomstige bemande missies voor ruimteverkenning.

Het stuk is ongeveer 1 meter hoog en 8,5 kg zwaar. Gemaakt van de titaniumlegering (Ti-6Al-4V), het is gedeponeerd met behulp van het Wire + Arc Additive Manufacturing (WAAM)-proces, waarmee Cranfield University het afgelopen decennium heeft gepionierd.

Dankzij de mogelijkheid om rechtstreeks van digitale tekening naar definitieve structuur te gaan, WAAM heeft twee afzonderlijke stukken geïntegreerd in een enkel onderdeel; het elimineren van de noodzaak van smeedwerk met een lange doorlooptijd; en aanzienlijk verminderde hoeveelheid afvalmateriaal verwijderd door machinale bewerking.

Indien traditioneel vervaardigd, het onderdeel zou ongeveer 30 keer meer grondstof nodig hebben dan zijn uiteindelijke massa. Door het WAAM-proces te gebruiken, Per item is meer dan 200 kg Ti-6Al-4V bespaard. Er is ruimte om dit verder te verbeteren, en Cranfield werkt aan innovatieve methoden om dichter bij de uiteindelijke dikte te deponeren.

De WAAM-vorm werd vervaardigd in Cranfield en vervolgens naar Glenalmond Technologies gestuurd waar het werd ontlast, lasergescand, machinaal bewerkt en geïnspecteerd met behulp van een ultrasone methode. De eindinspectie werd uitgevoerd door Agiometrix met behulp van een computertomografie (CT-scan) voor interne kwaliteitsanalyse en een optische scanner, met Thales Alenia Space ervoor te zorgen dat het onderdeel voldeed aan de mechanische vereisten en specificaties.

Na de controles, het projectteam is ervan overtuigd dat het schip voldoet aan de rijtechnische en kwaliteitseisen. Het team gaat nu over tot de bouw van een tweede prototype, met als doel een fijnafstemming van de hele fabricagecyclus uit te voeren, om de herhaalbaarheid en betrouwbaarheid van het proces aan te tonen, en om de implementatie van de nieuwe aanpak in de vluchthardware te duwen.

Ing. Massimo Chiampi, Study Manager voor Additive Manufacturing projecten bij Thales Alenia Space, zei:"We waren op zoek naar een innovatieve productieoplossing voor de tanks, die doorgaans lijden aan een lange doorlooptijd met de conventionele productieroute op basis van subtractieve bewerking. Dankzij dit project, we hebben aangetoond dat de toepassing van WAAM-technologie het concurrentievermogen van ons product verbetert. Een item in de vorm van een bijna netvormig product wordt in enkele dagen gefabriceerd - in vergelijking met enkele maanden die nodig zijn voor de aanschaf van de standaard smeedproducten - en ook de hoeveelheid machinale bewerking wordt consequent verminderd. We hebben een reductie van 65% bereikt op de totale doorlooptijd zonder de gevraagde prestaties op te geven en dit levert ook een voordeel op in termen van ontwerpflexibiliteit, waardoor het mogelijk is om in een laat stadium van het project in te spelen op de behoeften van de klant."

Dr. Jialuo Ding, Principal Research Fellow bij Cranfield University en Chief Scientist bij WAAM3D, zei:"We ontwikkelen al meer dan 10 jaar WAAM-technologie en het is zeer bevredigend om te zien dat het dit niveau van commerciële volwassenheid bereikt. We zijn erg enthousiast over het uitrollen van de technologie via ons nieuwe spin-outbedrijf, WAAM3D. We zijn ook zeer tevreden over het werk van Glenalmond Technologies, die te maken hebben gehad met een onderdeel met een beperkte machinale voorraad, perfect en bij hun eerste poging."

Dr. Filomeno Martina, Senior docent aan Cranfield University en CEO van WAAM3D, zei:"Dit onderdeel is gebouwd met behulp van software en hardware die de afgelopen tien jaar is ontwikkeld; deze zijn eindelijk klaar voor commercialisering via een nieuw spin-outbedrijf uit Cranfield, WAAM3D. Dit deel heeft ons de mogelijkheid gegeven om de innovatieve oplossingen van WAAM3D te testen op een spraakmakende gebruikerscase, met een zeer agressieve tijdschaal. We zijn erg trots op de mate van automatisering die is bereikt bij Cranfield University. WAAM3D zal al deze tools de komende maanden beschikbaar stellen aan de industriële gemeenschap en we kijken uit naar de impact die dit zal hebben op de industriële grootschalige productie van additieven."