Jak Wayland Additive posouvá hranice výroby pro obranný a letecký průmysl

Wayland Additive přináší do aditivní výroby kovů novou úroveň procesní stability a materiálové svobody díky technologii NeuBeam®. Ta kombinuje výhody elektronového paprsku s potlačením elektrostatického nabíjení prášku (charge neutralization), takže odstraňuje typické limity tradičního EB-PBF/EBM – zejména hromadění náboje, nutnost rozsáhlého předspečení práškové vrstvy a z toho plynoucí omezení tisknutelných materiálů. Pro aerospace a defense to znamená lehčí, pevnější a teplotně odolnější díly s vyšší opakovatelností a produktivitou.

NeuBeam® vs. EBM a L-PBF: co se reálně mění

U konvenčního EB-PBF (EBM) bývá nutné vysoké předehřátí a předspečení práškové vrstvy; u L-PBF/SLM limitují teplotní gradienty a citlivost na odrazivost/absorpci laseru. NeuBeam® aktivně potlačuje nabíjení prášku, rozšiřuje procesní okno a snižuje zbytková napětí i riziko deformací u tenkostěnných a dlouhých prvků – klíčové pro UAV struktury, výměníky tepla, aerodynamické a motorové komponenty.

Calibur3®: parametry pro kritické aplikace

Produkční systém Calibur3® nabízí stavební objem 300 × 300 × 450 mm, typickou tloušťku vrstvy 50–90 µm, průměr stopy ~150 µm (W katoda; LaB₆ ~100 µm), elektronový zdroj až 5 kW / 60 kV a procesní teploty až kolem 1000 °C (podle materiálu a nastavení). Tato kombinace umožňuje jak velké jednokusové díly, tak vysoce namáhané detailní díly s řízenou mikrostrukturou — se stabilnější oblastí spékání a bez nutnosti předspečení práškové vrstvy.

Materiály pro obranu a letectví: od titanu po wolfram

Širší procesní okno NeuBeam® otevírá cestu k náročným slitinám i žáruvzdorným kovům. Ve spolupráci s partnery byl kvalifikován např. wolfram (W) — kov s nejvyšší teplotou tání 3422 °C, strategický pro hypersoniku, jaderné a obranné aplikace (tepelně namáhané štíty, kolimátory, EM/RF prvky). Ověřené jsou rovněž titanové a niklové superslitiny (Inconel) či měď pro díly s vysokými nároky na tepelnou a elektrickou vodivost.

Co z toho plyne pro kvalifikované díly

• Nižší zbytková napětí a menší náchylnost k prasklinám u tenkostěnných a dlouhých dílů → vyšší výtěžnost aerostruktur a funkčních částí motorů.
• Vyšší produktivita díky velkému objemu 300 × 300 × 450 mm a tisku bez předspečení práškové vrstvy → méně kroků, kratší doba od prototypu k pilotní sérii.
• Rozšířená paleta materiálů včetně wolframu → nové konstrukční možnosti pro aerospace/defense (odolnost vůči teplu, erozi/ablaci, radiaci).

Implementace: od R&D k výrobě

Zkušenosti z průmyslových a výzkumných pracovišť ukazují, že charge-neutral elektronové tavení práškové vrstvy je připravené jak pro vývoj materiálů, tak pro produkční nasazení — od kvalifikace parametrů přes NDT/CT kontrolu až po ramp-up malých sérií. Důraz na in-process monitoring a otevřené režimy pro vývoj prášků/slitin zkracuje uzavírání parametrických oken a urychluje certifikaci dílů.

„Neutralizace elektrostatického nabíjení prášku a větší teplotní rezerva procesu dávají inženýrům v letectví a obraně větší svobodu v návrhu i výrobě – zejména u tenkostěnných a vysoce tepelně namáhaných dílů.“  

Matyáš Chaloupka, 3Dees Industries

Typické aplikace

• Aerospace: odlehčené mřížkové (lattice) segmenty, integrované výměníky, funkční díly motoru — cíle: nižší hmotnost, vyšší teplotní odolnost, méně spojů.
• UAV / Defense: strukturální uzly s řízeným chlazením, EM/RF komponenty, wolframové prvky pro extrémní tepelné toky a ablativní odolnost.

Klíčové metriky (pro rychlé technické srovnání)

• Stavební objem: 300 × 300 × 450 mm (Calibur3®)
• Tloušťka vrstvy: typ. 50–90 µm
• Průměr stopy elektronového paprsku: ~150 µm (typicky)
• Zdroj: až 5 kW / 60 kV
• Procesní teploty: až ~1000 °C (dle materiálu/parametrů)
• Materiály: Ti, Inconel/Ni-superalloys, Cu, W (žáruvzdorné materiály)

Závěr

Pro obranný a letecký průmysl nabízí Wayland Additive s NeuBeam® prakticky proveditelnou cestu k dílům, které byly dosud mimo dosah: tenkostěnné, teplotně odolné a geometricky komplexní komponenty z náročných slitin i žáruvzdorných kovů — při stabilním procesu a škálování na 300 × 300 × 450 mm. Tam, kde L-PBF naráží na teplotní gradienty a tradiční EBM na nabíjení prášku, přináší NeuBeam® stabilitu, flexibilitu a materiálovou „suverenitu“, kterou aerospace & defense potřebují pro další generaci platforem.