SOPHIA® Investment Casting: Anwendungen in Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und spezialisierten Industrien

Definition von Sophia® für Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und spezielle Anwendungen

In den missionskritischen Bereichen Luft- und Raumfahrt, Verteidigung und spezialisierte Anwendungen steht fortschrittliche Innovation im Mittelpunkt. SOPHIA®, ein fortschrittliches Investment-Casting-Verfahren, sorgt in der Branche für Aufsehen. Erfahren Sie, warum die SOPHIA-Investitionsgussfertigung® für Komponenten in diesen Sektoren entscheidend ist.

Was ist SOPHIA®?

SOPHIA® steht beispielhaft für Präzision und Innovation im Investment Casting. Durch den Einsatz eines kontrollierten Kühlprozesses nach dem Gießen optimiert SOPHIA die Parameter für eine verbesserte Bauteilgeometrie, was zu einer feineren Mikrostruktur und überlegenen mechanischen Eigenschaften führt. Der in den späten 1980er Jahren entwickelte Prozess konzentriert sich auf kontrollierte und beschleunigte Verfestigung.

Geschmolzenes Aluminium wird bei etwa 750 Grad Celsius in eine heiße Schale vor der SOPHIA-Kammer® gegossen. Die Form wird dann in die Kammer gebracht, um computergesteuert in ein Kühlmedium zwischen 40 und 60 Grad Celsius zu gelangen, wobei die Geschwindigkeit je nach Bauteilgeometrie angepasst wird.

Diese Methode erzeugt eine feinere Mikrostruktur und liefert eine höhere Festigkeit als herkömmliches Gießen. SOPHIA wird nur in vier weltweiten Werken, darunter Soest, eingesetzt und verwendet dreifache Kühlung, um die Form schnell zu kühlen, was die Erstarrung einleitet und das Aluminium weiter kühlt.

Nach dem Gießen wird die Form in die SOPHIA-Kammer für ein teilespezifisches Programm eingeleitet, das auf Volumen und Wanddicke zugeschnitten ist und eine kontrollierte Verhärtung gewährleistet. Zu den Schritten gehört das Einleiten der Verfestigung an der untersten Kante, das Absteigen mit einer definierten Geschwindigkeit und das Anhalten knapp unterhalb der oberen Kante, um das Überholen der Verfestigungsfront zu vermeiden.

Im Vergleich zum konventionellen Gießen erreicht SOPHIA einen kleineren Dendritarmabstand (DAS) und eine überlegene Eutektikform, wodurch zusätzliche Schmelzmodifikationen überflüssig werden. SOPHIA entwickelt sich zu einer fortschrittlichen und effizienten Methode im Investment Casting.

Präzision ohne Komplikationen

SOPHIA® zeichnet sich darin aus, enge Toleranzen und exzellente Oberflächenqualität ohne Gusswinkel zu erreichen. Leichte Bauteile, die Fähigkeit, Unterschnitte zu kartieren, und nahezu netzförmige Eigenschaften tragen zu komplexen Designs mit verbesserter Kraftstoffeffizienz und höherer Gesamtleistung bei.

Materialfreiheit und Legierungsübersicht

SOPHIA® bietet eine Freiheit bei der Materialwahl und arbeitet nahtlos mit Hochleistungsaluminiumlegierungen:

• A357 (AlSi7Mg0.6)

• A356 (AlSi7Mg0.3)

Eigenschaften wie minimale Wanddicke (1,5–2 mm), ausgezeichnete Kastabilität, Konstruktionsflexibilität, gute Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Druckdichtheit machen SOPHIA® zu einer idealen Wahl, was zu höheren mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Gießverfahren führt.

Verbesserte mechanische Eigenschaften und reduzierte Abhängigkeit von der Wanddicke

Das SOPHIA-Verfahren® reduziert die Abhängigkeit der Festigkeitswerte von der Wandstärke erheblich. Dies führt zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und bietet Konstrukteuren einen deutlichen Vorteil gegenüber konventionell gefertigten Frästeilen.

Praktische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt

SOPHIA® findet Anwendung in verschiedenen Luft- und Raumfahrtkomponenten, darunter Landeklappenanschlüsse, Griffe, Joysticks, Gieß-HP-Pumpen, LGSCU-Gehäuse, elektronische Boxen und Motorgehäuse für Turbofans. Seine Fähigkeit, komplexe Geometrien zu realisieren, macht es unschätzbar wertvoll, um die höchsten Anforderungen im Luft- und Raumfahrtsektor zu erfüllen.

Mechanische Eigenschaften und Ermüdungslebensdauer

Vergleiche zwischen konventionellen und SOPHIA-Investment-Castings® zeigen deutliche Verbesserungen der Erschöpfungslebensdauer. Mit ungekerbten Testproben zeigen SOPHIA-Gussteile® erhebliche Verbesserungen und bieten einen Wettbewerbsvorteil bei dynamischen Eigenschaften.

Schweißfähigkeiten

In den Qualifikationstests zeigt SOPHIA® konsistente dynamische Eigenschaften im In-Process-Schweißen. Die geschweißten Teststäbe, die dieselbe Chemie wie das Ausgangsmaterial verwenden, weisen im Vergleich zu den nicht geschweißten Gegenstücken identische dynamische Eigenschaften auf.

Gießfaktor und Prozesskontrollen

Mit einem Gussfaktor von 1 gemäß CS 25.621 (EASA) qualifiziert sich SOPHIA® als Premium-Gussprozess. Strenge Prozesskontrollen, einschließlich Zeit- und Temperaturanpassungen der Form, Transferzeiten, Metalltemperatur, Spektralanalyse, Dichteindex und mehr, gewährleisten einen zuverlässigen und konsistenten Gießprozess.

Weitere Informationen finden Sie in unserem Whitepaper zum SOPHIA-Prozess®.