Case Study: Automatisiertes Entpulvern einer Brennkammer

Automatisierten Entpulvern ist für Luft- und Raumfahrtkomponenten unerlässlich, damit die Bauteile später sicher und effizienz eingesetzt werden können. Am Beispiel der einteiligen Brennkammer aus Inconel 718 von Sòphia High Tech zeigen wir, wie Solukon mithilfe der SPR®-Technologie Pulverrückstände effizient entfernt und so die AM-Produktion streamlined.

Einleitung

Je komplexer Geometrien sind, desto größer ist der Bedarf für automatisiertes Entpulvern – dieser Grundsatz gilt vor allem für die Luft- und Raumfahrt. Denn hier kommen komplexe Bauteile mit verworrenen Kanälen besonders häufig zum Einsatz, was ein gründliches Entpulvern unerlässlich macht. Darüber hinaus sind in dieser Branche die Anforderungen an Prozesstransparenz, Zertifizierung und Arbeitssicherheit hoch, ein weiterer Grund, warum automatisiertes Entpulvern eine große Rolle spielt.

Ein anschauliches Beispiel ist eine Brennkammer des italienischen Space-Unternehmens Sòphia High Tech aus Inconel 718, welche an einem Stück mit dem SLM (Selective Laser Melting)-Verfahren hergestellt wurde. Diese Schubkammerbaugruppe ist besonders leicht und wird regenerativ gekühlt und wird später in Flüssigkeitsraketentriebwerken eingesetzt. In diesen Triebwerken erzeugen sie Schub, indem sich die verbrannten Treibstoffe innerhalb der Brennhammer ausdehnen. Solche Schubkammerbaugruppen werden standardbmäßig gefertigt, indem Injektor, die Hauptbrennkammer und die Düse separat produziert und anschließend durch Schraubverbindungen oder Schweißnähte an den Übergangsstellen verbunden werden. Die Ingenieure von Sophia optimieren diesen Prozess, indem sie komplexe Verbindungsstellen eliminieren und eine einteilige Schubkammer mithilfe fortschrittlicher additiver Fertigungstechnologien herstellen.

Bevor die Brennkammer in einer CNC-Maschine nachbearbeitet wird, muss das Pulver rückstandlos entfernt werden. Die SPR-Technologie von Solukon trägt maßgeblich zu einem effizienten und sicheren Produktionsprozess bei.

Daten und Fakten zur Anwendung und dem Entpulverungsprozess

Bauteilmaße (B x T x H)	Ø 300 x 270 mm
Drucker	TRUMPF TruPrint 3000
Material	Inconel 718
Applikation	Brennkammer (Raumfahrt)
Aufbau der Gemoetrie und der Oberfläche	Complex internal channels with rectangular sections (1 mm height, 3-5 mm length, total channel length of 500 mm Komplece innenliegende Kanäle mit rechteckigem Querschnitt (1 mm Höhe, 3-5- mm Länge, Gesamtlänge 500 mm)
Dauer der Entpulverungsvorgangs	40 Minuten je Zyklus (2 SPR-Pathfinder Zyklen mit je 216 Prozesschritten)
Entpulverungssystem	SFM-AT350 mit Hochfrequenzklopfer
Modus	Intel Mode

Der Entpulverungsprozess von Raumfahrtteilen bei Sophia High Tech

Nach dem Druckverfahren im SLM-Prozess entpulvert das Solukon-System das Bauteil effizient unter inerter Atmosphäre. Die Prozesskammer füllt sich schnell mit Schutzgas, sodass der Reinigungsprozess kurz nach dem Beladen des Bauteils starten kann. Dank des intelligenten Modus mit SPR-Pathfinder reinigt die Solukon-Anlage höchst effizient. Hierfür wird lediglich die CAD-Datei des Bauteils benötigt, damit Pathfinder das ideale Bewegungsmuster vorberechnen kann. Manueller Programmieraufwand entfällt komplett. Gezielte Vibration sorgt dafür, dass das Pulver aus den komplexen Kanälen ausfließt. Pulververklumpungen in einzelnen Kanälen löst der Hochfrequenzklopfer. Nach nur 40 Minuten ist der Reinigungsvorgang abgeschlossen.

Sicherheit und Effizienz

Der automatisierte Entpuderungsprozess erhöht die Sicherheit für die Bediener erheblich, da alle Vorgänge in einer abgedichteten Prozesskammer unter inerten Bedingungen durchgeführt werden können, wodurch die Exposition gegenüber Metallpulvern minimiert wird. Eine gründliche Reinigung des Systems ist anschließend notwendig, um Kreuzkontaminationen zu vermeiden, insbesondere beim Recycling von zurückgewonnenen Pulvern.

Warum ist Solukon der richtige Partner für automatisiertes Entpulvern?

Bei Sophia Hich Tech konnte der Einsatz einer Solukon-Anlage den Arbeits- und Gesundheitsschutz auf ein neues Level heben. Denn durch die Automatisierung der Pulverentfernung wird der menschliche Kontakt zu Pulver signifikant reduziert. Die Anwender des Unternehmens schätzen die Effizienz und Zuverlässigkeit der SFM-AT350, die den Reinigungsprozess erheblich vereinfacht und im Vergleich zu manuellen Methoden ein gleichmäßigeres Ergebnis liefert.

„Das automatisierte System hat unseren Arbeitsablauf drastisch verbessert. Es ist effizient, sicher und die Ergebnisse sind immer gleich, was wir manuell nicht erreichen konnten. Mit SPR-Pathfinder® müssen wir die Maschine nicht einmal mehr programmieren. Es ist ein reibungsloser Arbeitsablauf mit einer zuverlässigen Reinigungsqualität“, sagt Dr. Giovanni Caferra, einer der führenden Bediener bei Sophia High Tech.

Die SFM-AT350 ist wartungsarm und von sehr hoher Qualität, weshalb das Team von Sophia High Tech die Solukon-Technologie anderen Unternehmen der Luft- und Raumfahrtindustrie uneingeschränkt empfehlen kann.