Az idei TCT Asia 3D Printing Exhibition és Zhuhai Air Show során a „tömeggyártás” lett a fém 3D nyomtatási technológia leírásának legújabb szókincse. A „több lehetőség biztosítása az űrrepülőgép-alkatrészek tömeggyártására” és a „tömeggyártásra” nem csak arra késztet bennünket, hogy csodálkozzunk, vajon a fém 3D-nyomtatás ilyen gyorsan és megbízhatóan fejlődik?
A márkatulajdonos azért tesz ilyen nyilvánosságot, mert vannak megbízható esetek, amelyek alátámasztják ezt a retorikát. A legjellemzőbb példa az, hogy a GE Aviation több mint 100,{1}} fúvókafejet gyártott, és ezeket a legfejlettebb motorokhoz alkalmazta:
GE9X a Boeing 777X-en
LEAP-1A az Airbus A320 NEO-n
A LEAP{0}}B-t Boeing 737MAX szállította
LEAP-1C a kínai C919-en
20 hegesztéssel készült alkatrészt egyesít precíz egésszé, ami 25 százalékkal csökkenti a termék tömegét az előző generációhoz képest, ötszörösére javítja a tartósságot, és 30 százalékkal növeli a költséghatékonyságot. Összetett jellemző szerkezete csak 3D nyomtatási eljárással gyártható. Ennek az ügynek a sikere azt mutatja, hogy a fém 3D-nyomtatás tömeggyártásra is alkalmas.
Bár a 3D-s fémnyomtatások repülőgépiparban történő tömeggyártásának hazai eseteit nem publikálták, a nyomokat még mindig meg lehet ragadni. A Hatodik Repüléstudományi és Technológiai Akadémia legújabb pályázati ügyében az szerepel, hogy a 85-tonnás, nyílt ciklusú folyékony oxigénes kerozin motor fejlesztése és gyártási folyamata során „a 3D nyomtatás kulcsfontosságú összetevői több tucatszor tesztelték hosszú távú teszteken. értékelés". Ez oldalról bizonyítja, hogy a fém 3D nyomtatási technológiával gyártott alkatrészek minősége megbízható és elfogadható az űrkutatásban. Ezt követően termelési szempontból azt írjuk le, hogy milyen tényezők befolyásolják a repülőgép-szektor tömegtermelését.
1. A termék konzisztenciája, az ismételhető gyártás kulcstényezője
A kötegelt gyártás megvalósítása azt jelenti, hogy minden fém 3D nyomtatással egy vagy több tételben gyártott alkatrész minősége, teljesítménye és méretpontossága tekintetében teljesen konzisztens, vagyis a technológia megismételhető gyártási minőséget ért el. Ez szigorú követelményeket támaszt a nyomtatóberendezésekkel és a folyamatszabványokkal szemben.
A berendezések hangolásának meg kell felelnie a szigorú szabványoknak, és képesnek kell lennie megismételhető gyártási minőség elérésére, hogy meglegyenek a tömeggyártás alapvető feltételei. De ez csak egy szisztematikus leírás, de széles skálát foglal magában, mint például a füst eltávolítása és a légáramlás szabályozása az alakító térben a nyomtatási folyamat során, a lézerteljesítmény stabilitásának szabályozása, valamint az egyes részek energiájának szabályozása. a platform elfogadható tartományon belül, nyomtatás A kamrában az oxigéntartalom szabályozása és a kivitelezés befejezése után szükséges utófeldolgozás stb., a rendezendő érzékelők száma elérheti az ezret. A GE részletes kutatásokat, elemzéseket és átalakításokat is végzett a felvásárolt Concept Laser nyomtatókon, hogy megfeleljen a tömeggyártás kapacitásának.
2. A jól képzett mérnökök kritikusak
A fém 3D-nyomtatási technológiához sok szakmai tudás szükséges, de nem kell hozzá, hogy egy ember sokrétű legyen. Ez a technológia sok technikai részletet foglal magában, mint például az additív gyártás tervezése, szakképzett üzemeltetés és karbantartás, nyomtatási folyamatfejlesztés és anyagminőség-ellenőrzés, utófeldolgozás stb.
Ezen érintett folyamatok szinte mindegyike közvetlenül befolyásolja, hogy a termék gyártási minősége egységes-e. Azon szállítók számára, akik elkötelezettek a repülőgépipar szolgáltatásainak nyújtása mellett, elengedhetetlenek a tehetségek ezekben a kapcsolatokban, különösen azok, akik jól képzett mérnökök. Ezekkel a speciális készségekkel rendelkező mérnökök fejlesztése költséges és időigényes, de szükséges.
3. A gyártási költségeknek tovább kell csökkenniük
Hangsúlyozni kell, hogy a 3D nyomtatási technológiát nem fogják széles körben elterjedni és tömegesen gyártani, hacsak a befektetés megtérülése nem haladja meg a többi rendelkezésre álló gyártási módszert. A repülőgépipar számára nem a költségek tűnik a legfontosabbnak, de a költségek továbbra is befolyásolják, hogy sikerül-e tömegtermelést elérni.
Maga a gép magas költsége komoly probléma. Tíz év technológiai felhalmozás és kutatás-fejlesztési iterációk után azonban a 3D nyomtatók felszerelési költsége jelentősen csökkent a kezdeti időkhöz képest. Hasonlóképpen, az anyagköltségek terén is következetes tendencia tapasztalható. A kiforrott technológia vagy a verseny szempontjából a gyártási költségek folyamatos csökkentése elkerülhetetlen lesz.
4. Egyre több lesz az automatikus beállítás és gyártás
Az emberi hibák minimalizálása nagyon fontos a fémadalékok gyártásánál. Például a pontméret és a több lézeres átfedés paramétereinek beállításakor a mérnökök megítélése eltérő lehet. Ezért néhány berendezésgyártó, például a Farsoon Hi-Tech, egymástól függetlenül kifejlesztett egy "többlézeres intelligens kalibrációs rendszert", amely a legnagyobb mértékben megoldja a több lézeres átfedő konzisztencia kihívását, egységesebbé téve a nyomtatási minőséget és a teljesítményt.
Egyéb, ember által előidézett hibák közé tartozik az építőanyagok kiegyenlítése, a belső részek csövek portisztítása, valamint a támaszték eltávolítása és utófeldolgozása. A jelenlegi szoftver és hardver okosabbá teszi ezeket a folyamatokat. Bár az automatizálás jelenlegi foka még korlátozott, látható, hogy ez tendencia lesz.
Összesít
A fémadalékos gyártástechnológia repüléstechnikai alkalmazási előnyei közé tartozik a felszabadult tervezés, a magas anyagfelhasználás, az alacsony gyártási költség és a gyors gyártás. A korai kétségek után gyorsan fejlődni kezdett.
A fém 3D nyomtatás nem csak "nyomtatható", a teljesítménynek meg kell felelnie a telepítési követelményeknek, a tömeggyártásnak stabilnak, hatékonynak és konzisztensnek kell lennie, a költségeket továbbra is csökkenteni kell, valamint a tervezési és folyamatfejlesztési és korszerűsítési innovációs képességet. tovább kell fejlődnie. Csak így válhat a gyártási ellátási lánc nélkülözhetetlen részévé, és ez az egykor "nem főáramú" folyamat fennmaradhat a hideg télben is.