ADDITIVE MANUFACTURING OF THIN-WALLED INCONEL 718 BRACKETS FOR EXTREME CONDITIONS

Abstract

The demand for components capable of withstanding extreme conditions, including high and low temperatures and corrosive environments, continues to grow. In the aerospace industry, where weight is a critical factor, there is a pressing need for lightweight components made from materials like Inconel 718. Furthermore, there is high economic as well as ecological cost associated with subtractive manufacturing of light components from advanced materials. The high material removal rates are taxing on the tools and a significant amount of raw material is unutilized. This paper presents an approach to manufacturing thin-walled components from Inconel 718 using additive manufacturing techniques, which greatly reduces material waste. Additionally, with this approach, no complex fixturing is needed. Variants of the additive manufacturing approach are proposed and compared to subtractive manufacturing. The effectiveness of 3D printing is among other things dependent on the part orientation, therefore, several print orientations are compared. Finally, a sample component is manufactured using the DMLS method. The load case is simulated, and the simulation is verified in a use case. In conclusion, we propose an innovative approach for manufacturing thin-walled aerospace components from Inconel 718 with reduced reliance on skilled labour. This approach offers significant advantages in terms of material efficiency and cost-effectiveness.

Poptávka po komponentách schopných vydržet extrémní podmínky, včetně vysokých a nízkých teplot a korozivního prostředí, neustále roste. V leteckém průmyslu, kde je hmotnost kritickým faktorem, existuje naléhavá potřeba lehkých komponent vyrobených z materiálů jako je Inconel 718. S obráběním lehkých komponent z pokročilých materiálů spojena vysoká ekonomická i ekologická cena. Vysoké množství odebraného materiálu jsou náročné na nástroje a významné množství surového materiálu zůstává nevyužito. Tato práce prezentuje přístup k výrobě tenkostěnných komponent z materiálu Inconel 718 pomocí aditivní výroby, které výrazně snižuje množství odpadu. Kromě toho není s tímto přístupem potřeba řešit komplexní přípravky. Jsou navrženy a porovnány varianty aditivní výroby s obráběním. Účinnost 3D tisku je mimo jiné závislá na orientaci dílu, proto je porovnáváno několik orientací tisku. Nakonec je vyroben vzorový komponent pomocí metody DMLS. Pevnost dílu je nejprve testována pomocí simulace a následně ověřena v reálném použití. V této práci navrhujeme inovativní přístup k výrobě tenkostěnných leteckých komponent z materiálu Inconel 718.