A repülési ágazat gyorsan fejlődik technológiailag gyorsan fejlődő korunkban, a gyártási pontosság és a teljesítmény kritériumai pedig folyamatosan nőnek. A bonyolult szerkezetekkel és a repülőgép-alkatrészekre vonatkozó nagy pontosságú követelményekkel szembesülve a hagyományos gyártási technikák néha nehezen érik el az optimális eredményeket. A fém 3D nyomtatási technológia bevezetése alapjaiban változtatta meg a repülőgépgyártást, nagymértékben növelte a gyártási precizitást és előmozdította a kreatív iparág fejlődését.
A fém 3D nyomtatás, amelyet néha fémadalékos gyártásnak is neveznek, egy olyan technika, amellyel háromdimenziós dolgokat hoznak létre fémporok vagy huzalok rétegenkénti egymásra helyezésével. Fémport olvaszt meg egy előre megtervezett modellkontúr alatt energiaforrások, például lézerek vagy elektronsugarak segítségével, így szilárd fémréteget hoz létre. Ezután a gyártóplatform leesik egy réteggel, friss fémport rak le, és addig ismétli a fent említett eljárást, amíg az egész meg nem épül. Ez a "semzésből" adalékos gyártási technika jelentősen növeli a gyártási precizitást, lehetővé teszi a nehéz szerkezeti elemek közvetlen gyártását, és teljesen megszabadul a hagyományos formák korlátaitól.
A fém 3D nyomtatási technológia kezdetben a repülőgépiparban talál kifejezést a motoralkatrészek gyártásában. A repülőgép-hajtóművek teljesítménye közvetlenül befolyásolja a repülőgép általános teljesítményét, mivel ezek alkotják annak alapvető összetevőit. A hagyományos motorgyártási technika nemcsak idő- és munkaigényes, hanem a gyártási pontosság garantálása is kihívást jelent, ezért sok precíziós megmunkálási és összeszerelési műveletet igényel. A fém 3D nyomtatási technológia drasztikusan lerövidítette ezeket a munkaigényes folyamatokat. A fém 3D nyomtatási technológiával a fémporok pontos olvasztásával és rétegenkénti egymásra helyezésével közvetlenül is előállítható bonyolult szerkezetű motoralkatrészek, például üzemanyagfúvókák, alacsony nyomású turbinalapátok stb. Ezeknek az alkatrészeknek ellenállniuk kell a meglehetősen magas hőmérsékletnek és nyomásnak amellett, hogy nehéz a tervezésük. Az ideális dizájn és anyagválasztás révén a fém 3D nyomtatási technológia nemcsak hatékonyan érte el ezeknek az alkatrészeknek a pontos gyártását, hanem nagymértékben növelte szilárdságukat és tartósságukat is. Például, bár a TiAl ötvözetből készült alacsony nyomású turbinalapátok nagy szilárdság- és tömegarányt tartanak fenn, körülbelül 50%-kal könnyebbek, mint a hagyományos, nikkel alapú magas hőmérsékletű ötvözetek, így csökken az egész alacsony nyomású turbina tömege.
A motoralkatrészeken kívül a fém 3D nyomtatási technológia másik kulcsfontosságú felhasználási területe a repülőgépiparban a könnyű kialakítás. A repülőgép teljesítményének javítása leginkább a súlytól függ, így a fém 3D nyomtatási technológia könnyű kialakítást ér el a szerkezeti tervezés és az alkatrészek anyagválasztása révén. A GE9X motor esetében például a 3D nyomtatási technológia segített optimalizálni az eredeti hőcserélő 163 alkatrészét egyetlen integrált komponenssé, ami 40%-kal csökkentette a tömeget, 25%-kal a gyártási költségeket és meghosszabbította az élettartamot. Amellett, hogy csökkenti a repülőgép össztömegét, ez a könnyű szerkezet növeli az üzemanyag-fogyasztást és csökkenti a szén-dioxid-kibocsátást.
A fém 3D nyomtatási technológia nagyfokú testreszabhatósága és hatékonysága a repülőgépgyártásban még egy fontos előnnyel jár. Míg a fém 3D-nyomtatás CAD-modellek alapján további feldolgozás nélkül közvetlenül kinyomtathatja a szükséges formát, addig a hagyományos gyártási technikák nagyszámú öntőformát és rögzítőelemet igényelnek az alkatrészgyártáshoz. A személyre szabás egyszerű ezzel az „egy az egyben” gyártási technikával. A tömeggyártás és az egyes alkatrészek gyorsan elkészíthetők azonos költséggel. Ezenkívül a fém 3D nyomtatás drasztikusan csökkenti az alkatrészgyártási ciklust. Míg a fém 3D-nyomtatása órák vagy akár percek alatt is elkészülhet, egy bonyolult alkatrész hagyományos technikákkal történő előállítása heteket vagy akár hónapokat is igénybe vehet. A termelési hatékonyság növelése mellett ez a hatékony gyártási technika felgyorsítja az új termékek bevezetését, így jelentős időt takarít meg a vállalkozások számára.
A fém 3D nyomtatási technológia pontosságának növelése a repülőgépgyártásban a bonyolult szerkezeti elemek gyártásában is megmutatkozik. Egyes repülőgép-alkatrészek meglehetősen magas összetettségi és pontossági követelményeket támasztanak, amelyeket a hagyományos gyártási technikák néha kihívást jelentenek. Ezeknek a bonyolult szerkezeti elemeknek a közvetlen létrehozása és a garantált nagy pontosságú gyártás eredménye a fém 3D nyomtatási technológiáknak. A rakétahajtóművek gyártásához például a fém 3D nyomtatási technológia bonyolult hűtőcsatornákkal rendelkező alkatrészeket állíthat elő, amelyeket a hagyományos gyártási technikákkal nehéz előállítani. A fém 3D nyomtatási technológia segítségével minden fémporréteg olvadása és felhalmozódása pontosan szabályozható, így bonyolult szerkezetek pontos elkészítése is lehetővé válik.
Mindazonáltal a fém 3D nyomtatási technológia alkalmazása a repülőgépiparban is nehézségeket okoz. Például a fém 3D nyomtató berendezések költsége és befektetése meglehetősen magas; további kutatásokra és megoldásokra van szükség a fém 3D nyomtatási folyamatában fellépő problémák kezeléséhez, beleértve a hőfeszültséget és a maradék feszültséget; a fémporok előkészítése és tárolása szigorú feltételek ellenőrzését igényli. Ennek ellenére a fém 3D nyomtatási technológia különleges előnyeivel és lehetőségeivel egyre jelentősebbé válik a repülőgépgyártásban.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-piston-in-the-engine.html