Az évek során bebizonyosodott, hogy a repülőgépipar az egyik leggyorsabban növekvő 3D nyomtatási alkalmazás világszerte. Többféle fajta, kis tételek és összetett szerkezetek az űrrepülés egyedi termékjellemzői. A könnyű, alacsony költségű és gyors fejlesztés sürgős igénye nagymértékben kompatibilis a 3D nyomtatás jellemzőivel, mint például a nagyfokú szabadság és a gyors formázás. Egyes repülőgépgyártók akár kihasználhatják a rövid állásidőt repülőgépeik utólagos felszerelésére, digitális készletek létrehozására az elöregedett repülőgépek karbantartására, és fejlett gyártási technikákat alkalmazhatnak a repülőgépek következő generációjának létrehozásához. Például az én hazámban gyártott C919-es nagyméretű repülőgépeket számos 3D nyomtatási technológia alkalmazásával tervezték és próbagyártással végzik.
Nézzük meg alaposabban, miért használja a légiközlekedési ipar a 3D nyomtatást, és nézzük meg, hogyan használhatók fel ezek a közös előnyök a repülőgépek gyártásában:
Alkatrész integráció
Az alkatrész-összeállítás leggyengébb pontja az összeszerelés helye. A repülőgépek esetében egy ilyen gyengeség a meghibásodás kritikus pontjává válhat, amely emberi életet veszélyeztet.
Egy alkatrész több alkatrészének egyetlen 3D-nyomtatott konstrukcióba történő beépítésével az összeszerelési pontok száma szükségszerűen csökken. A 3D nyomtatás által lehetővé tett egyedi geometriák csökkenthetik azt, ami általában több tucat vagy több száz alkatrészből állna, néhányra – vagy egyetlen részre. Ha nincs szükség hegesztésre, szegecselésre vagy egyéb rögzítőelemekre az alkatrészek összetartásához, nemcsak az összeszerelés csökken, hanem a lehetséges meghibásodási pontok is.
Minél több összetevőt konszolidálnak, annál nagyobb a megtakarítás. Ha egyes alkatrészeket az összeszerelés után rögzítenek, ez egy lehetőség lehet a tervezés integrálására. Az additív gyártás során gyakran szabad a komplexitás, és a legsikeresebb alkatrészek ezt az axiómát a lehető legjobban kihasználják. Az alkatrészek integrációjának előnyei elsősorban a következők:
Csökkentett összeszerelés: Ez magában foglalja a munkaerő, a készletek, a fúrók/szerszámok és a végtermék gyártási helyének csökkentését. Az összeszerelési ellenőrzések is csökkennek, ami jelentősen csökkenti az összeszerelési hibák esélyét.
Kevesebb hibapont: Csökkennek a hosszú távú karbantartási költségek, és csökkenthető a cserealkatrészek készlete. Szükség esetén a kis tételes cserék gyorsan és költséghatékonyan elvégezhetők.
Csökkentett működési költségek: Az additív gyártásnak köszönhetően az alkatrész-optimalizálás a tervezési szabadságon keresztül javítja a termék teljesítményét, és olyan fejlesztéseket tesz lehetővé, mint például az alkatrész súlyának csökkentése és jobb hőteljesítmény.
Lkönnyű súlyú
A repülés során használt felszerelések esetében "a gramm az arany", és minden kilogramm fogyás több százezer jüan költséget takaríthat meg. A könnyebb alkatrészek kevesebb üzemanyagot jelentenek, ami nemcsak a repülés szénlábnyomát, hanem a repülés költségeit is csökkenti.
A 3D nyomtatás továbbra is a hagyományos gyártási anyagokra épül. Ugyanezen szerkezeti részeken jobb teljesítményű 3D nyomtatási anyagösszetételeket használnak könnyebb végső alkatrészek létrehozására. Könnyű szerkezetekkel, például komponensintegrációval, 3D nyomtatási topológia optimalizálással és rácsszerkezetekkel kombinálva különösen előnyös a repülőgépek könnyű kialakítása szempontjából, így funkcionálisan sűrűbbé válik.
Továbbfejlesztett tervezési szabadság
Sok additív gyártásban dolgozó ember szereti azt állítani, hogy a technológia nagy "tervezési szabadságot" kínál, mivel most először lehet olyan összetett geometriákat elérni, amelyeket más gyártási eljárásokkal nem lehet előállítani.
Korábban a nagyon összetett felépítésű alkatrészeket nehéz vagy nagyon költséges volt gyártani, vagy egyáltalán nem lehetett előállítani. Additív gyártási eljárásokkal rendkívül bonyolult két- vagy háromdimenziós fémrészek állíthatók elő viszonylag egyszerűen, és ez járható út a tömör és hálós részekből álló szerkezeti elemek integrált kialakítására.
Az olyan tervezési módszerek, mint a topológia optimalizálás és a generatív tervezés hatékonyan segítették a 3D nyomtatást olyan új formák kialakításában, amelyekre korábban még nem is gondoltak. Ezek az összetett rácsos kialakítások nemcsak súlyt takarítanak meg azáltal, hogy csak szükség esetén építenek be anyagot, hanem gyakran erősebbek is, mint a hagyományos kialakítások. Bár bizonyos korlátozások továbbra is fennállnak, és a 3D nyomtatási technikától és a felhasznált anyagoktól függően változhatnak, ezek a korlátozások sok tekintetben sokkal kevésbé szigorúak, mint a hagyományos kivonó gyártási eljárásokban tapasztaltak. Új belső és külső repülőgépalkatrészek tervezhetők az elöregedett eredeti alkatrészek helyettesítésére, és rugalmasabb tervezési trükkök extrém funkcionalitást biztosítanak.
Gyors prototípus iteráció
A 3D nyomtatás eredeti használatának neve gyors prototípuskészítés. A vázlatötletektől a CAD-terveken át az első prototípusokig – majd a második, harmadik és így tovább – a 3D nyomtatás felgyorsítja az új termékek piacra kerülését. A turbinalapátok hagyományos technológiával történő legyártása a tervezéstől a gyártásig körülbelül fél év, de egy forma elkészítése körülbelül fél év. A 3D nyomtatási technológia használatával azonban napokon vagy heteken belül gyors átfutást és iterációt lehet elérni.
Kis szériás gyártás
A repülőgépiparban a teljes termelést tekintve viszonylag kevés repülőgépet gyártanak az autó- vagy elektromos készülékgyártáshoz képest.
A nagy értékű, kis volumenű gyártás kiválóan alkalmas 3D nyomtatásra. Míg sok hagyományos gyártási folyamat költséges szerszámokat és öntőformákat igényel, a tömeggyártás méretgazdaságosságát eredményezi, az additív gyártás kiküszöböli a formák szükségességét. Egyszerre egy vagy több darab is elkészíthető – beleértve a különböző mintákat ugyanazon a építőlemezen – további öntési vagy szerszámozási költségek nélkül.
Az additív gyártás és a hagyományos gyártás közötti inflexiós pont általában több száz vagy több ezer alkatrész gyártását követeli meg, amíg a hagyományos technológiák költséghatékonyabbá válnak, és bár ez végső soron egyes fröccsöntött alkatrészek költségét fillérekre csökkentheti, ez csak az adott metszéspontig lehetséges. pont, a 3D nyomtatás költséghatékonyabb lesz. Különösen nagy értékű felhordási anyagok használata esetén elengedhetetlen az anyagtakarékosság.
Deredeti leltár
Amikor egy repülőgép hasznos élettartama végéhez közeledik, gyakran meg lehet menteni bizonyos alkatrészek cseréjével, hogy repülhessen. Ennek hagyományos módja a fizikai raktárak használata, ahol szükség esetén a tartalék alkatrészeket a polcokon tárolják. A legtöbb esetben ezeket a pótalkatrészeket az eredeti sorozatgyártású OEM-alkatrészekkel egy időben gyártják, és az elhasználódott alkatrészek cseréjére vannak fenntartva. De ha ez soha nem merül fel, akkor nem csak az időt és a költségeket pazarolják az előállításukra, hanem a polcokon ülő éveket is. Rosszabb esetben, ha jön a kereslet, elfogynak a pótalkatrészek, különösen azok, amelyek örökre kimaradtak a gyártásból – akár egy kis alkatrész hiánya is földelheti a gépet.
Ahelyett, hogy a tárgyakat fizikailag a polcokra helyeznénk, a digitális leltári megközelítés 3D-nyomtatható tervfájlokat tárol. A cserére szoruló alkatrészeket bárhol és bármikor le lehet gyártani megfelelő 3D nyomtatási technikákkal, és ehhez nincs szükség drága öntőformákra vagy szerszámokra. Ahelyett, hogy megvárnák az eredeti gyártók késését, csökkentve ezzel a fizikai készletre nehezedő nyomást, ugyanakkor meghosszabbítva a repülési időt, így egy kis rész miatt nem lesz képes repülni.
Repüljön magasabbra és tovább a 3D nyomtatással
A repülőgépek gyártása – a prototípusoktól a pótalkatrészekig – egyre inkább profitál a 3D nyomtatás beszállítói láncban történő használatából. A decentralizált gyártás, az új tervezési lehetőségek, valamint az idő, az anyagok és a költségek csökkentése új módokat kínál a repülőgépek számára, hogy magasan repüljenek.
A hozzáadott értékkel rendelkező gyártási folyamat felváltja a hagyományos gyártást, amivel megtakaríthatók a penészköltségek, és sok szempontból költségcsökkentést és hatékonyságnövekedést érhetünk el. A 3D nyomtatási technológia fejlődésének anyagi alapját a 3D nyomtatási anyagok jelentik, a fémek, kerámiák és kompozit anyagok pedig feltörekvő pályát jelentenek a 3D nyomtatás területén. A Wohlers Associates Inc. által közzétett iparági statisztikák szerint a 3D nyomtatás későbbi alkalmazási ágazataiban az autóipar, a fogyasztói elektronika és a repülőgépipar teszi ki a legnagyobb arányt, és a fémek, kerámiák és kompozit anyagok lesznek a „fordulópont” 3D nyomtatási anyagok.
A „Made in China 2025” terv hátterében a 3D nyomtatás az intelligens gyártás népszerűsítésének fő irányvonalává vált országomban, az űrrepülés pedig az additív gyártás egyik fontos alkalmazási területe. Jelenleg az űrrepülés területén itthon és külföldön a nagy Mach-számú és nagy manőverezőképességű repülőgépek vég nélkül megjelennek, és a repülőgépek következő generációjának egyik fő fejlesztési irányává válnak. Tervezési követelményei magasabb követelményeket támasztanak a tervezési és gyártási folyamatokkal szemben. A legtöbb alkatrész nagy méretű, összetett alakkal és többféle szerkezettel rendelkezik. A 3D nyomtatási technológia nagy előnyökkel rendelkezik a nagyméretű alkatrészek integrált gyártásában, a speciális formájú és összetett szerkezeti részek gyártásában, valamint a tömegre szabott szerkezeti részek gyártásában.
A JR tervezést, 3D nyomtatási folyamatot, utófeldolgozást, CNC-feldolgozást és egyéb egyablakos szolgáltatásokat nyújthat Önnek. Jelenleg számos tudományos kutatóintézettel, egyetemmel és vállalattal működik együtt az űrkutatás területén, és elkötelezett amellett, hogy átfogó megoldást kínáljon a fém közvetett 3D-nyomtatására, nagy teljesítményű, könnyű és finom mikroszerkezettel.