Počas tohtoročnej výstavy TCT Asia 3D Printing Exhibition a Zhuhai Air Show sa „hromadná výroba“ stala najnovším slovníkom na opis technológie 3D tlače kovov. „Poskytovanie viac možností pre hromadnú výrobu leteckých dielov“ a „pre hromadnú výrobu“ nás nielen núti čudovať sa, či sa kovová 3D tlač vyvíja tak rýchlo a tak spoľahlivo?
Dôvod, prečo majiteľ značky robí takúto publicitu, je ten, že existujú spoľahlivé prípady na podporu tejto rétoriky. Najtypickejším predstaviteľom je, že spoločnosť GE Aviation dosiahla výrobu viac ako 100000 tryskových hláv a použila ich na najmodernejšie motory:
GE9X na Boeingu 777X
LEAP-1A na Airbuse A320 NEO
LEAP-1B prepravovaný Boeingom 737MAX
LEAP-1C na čínskom C919
Spája 20 dielov vyrobených zváraním do presného celku, čo znižuje hmotnosť výrobku o 25 percent v porovnaní s predchádzajúcou generáciou, 5-násobne zvyšuje životnosť a zvyšuje efektivitu nákladov o 30 percent. Jeho komplexná štruktúra funkcií vyžaduje iba Dá sa vyrobiť procesom 3D tlače. Úspech tohto prípadu ukazuje, že kovová 3D tlač je realizovateľná pre masovú výrobu.
Hoci domáce prípady masovej výroby kovovej 3D tlače v oblasti letectva neboli zverejnené, stále sa dajú zachytiť stopy. V najnovšom aplikačnom prípade Šiestej akadémie leteckých vied a technológií sa uvádza, že pri vývoji a výrobnom procese 85-tonového motora na kvapalný kyslík s otvoreným cyklom boli „kľúčovými komponentmi 3D tlače testované desiatky krát v dlhodobých testoch. hodnotenie“. To dokazuje, že kvalita dielov vyrobených technológiou kovovej 3D tlače je spoľahlivá a môže byť akceptovaná v oblasti letectva. Ďalej z výrobného hľadiska popíšeme, aké faktory ovplyvňujú masovú výrobu v leteckom a kozmickom sektore.
1. Konzistencia produktu, kľúčový faktor pre opakovateľnú výrobu
Realizácia dávkovej výroby znamená, že každý diel vyrobený kovovou 3D tlačou v jednej dávke alebo vo viacerých dávkach je úplne konzistentný z hľadiska kvality dielu, výkonu a rozmerovej presnosti, to znamená, že technológia dosiahla opakovateľnú kvalitu výroby. To kladie prísne požiadavky na tlačové zariadenia a procesné normy.
Ladenie zariadenia musí spĺňať prísne normy a musí byť schopné dosiahnuť opakovateľnú výrobnú kvalitu, aby malo základné podmienky pre sériovú výrobu. Ide však len o systematický popis, ale zahŕňa široký rozsah, ako je odstraňovanie dymu a regulácia prúdenia vzduchu vo formovacom priestore počas procesu tlače, kontrola stability výkonu lasera a regulácia energie každej časti platforma v prijateľnom rozsahu, tlač Kontrola obsahu kyslíka v komore a následné spracovanie potrebné po dokončení stavby atď., počet senzorov, ktoré je potrebné usporiadať, môže dosiahnuť tisíce. Spoločnosť GE tiež vykonala podrobný výskum, analýzu a transformáciu získaných tlačiarní Concept Laser, aby splnila kapacitu hromadnej výroby.
2. Dobre vyškolení inžinieri sú kritickí
Pre technológiu kovovej 3D tlače je nutne potrebné množstvo odborných znalostí, no nevyžaduje to, aby bol jeden človek multikvalifikovaný. Táto technológia zahŕňa množstvo technických detailov, ako je dizajn pre aditívnu výrobu, odborná obsluha a údržba, vývoj procesu tlače a kontrola kvality materiálu, následné spracovanie atď.
Takmer všetky tieto procesy priamo ovplyvnia, či je výrobná kvalita produktu jednotná. Pre dodávateľov, ktorí sú odhodlaní poskytovať služby leteckému a kozmickému priemyslu, sú talenty v týchto prepojeniach nevyhnutné, najmä tí, ktorí sú dobre vyškolenými inžiniermi. Rozvoj inžinierov s týmito špecializovanými zručnosťami je drahý a časovo náročný, ale nevyhnutný.
3. Výrobné náklady musia naďalej klesať
Je potrebné zdôrazniť, že technológia 3D tlače nebude široko prijatá a masovo vyrábaná, pokiaľ návratnosť investícií nepresiahne iné dostupné výrobné metódy. V oblasti letectva a kozmonautiky sa zdá, že náklady nie sú najdôležitejšou vecou, ale náklady stále ovplyvňujú, či je možné dosiahnuť masovú výrobu.
Veľkým problémom sú vysoké náklady na samotný stroj. Po desiatich rokoch akumulácie technológií a opakovaní výskumu a vývoja však náklady na vybavenie 3D tlačiarní v porovnaní s prvými dňami výrazne klesli. Podobne existuje stály trend v nákladoch na materiál. Bez ohľadu na to, či ide o vyspelú technológiu alebo o konkurenciu, neustále znižovanie výrobných nákladov bude nevyhnutné.
4. Bude čoraz viac automatických úprav a výroby
Pri výrobe kovových prísad je veľmi dôležité minimalizovať ľudské chyby. Napríklad pri úprave parametrov veľkosti bodu a prekrývania viacerých laserov môže byť úsudok inžinierov odlišný. Preto niektorí výrobcovia zariadení, ako napríklad Farsoon Hi-Tech, nezávisle vyvinuli „Multi-laserový inteligentný kalibračný systém“, ktorý v najväčšej miere rieši problém konzistencie prekrývania viacerých laserov, čím sa kvalita tlače a výkon stáva jednotnejším.
Medzi ďalšie chyby spôsobené ľudskou činnosťou patrí vyrovnávanie stavebných podkladov, práškové čistenie vnútorných častí potrubia a odstraňovanie podpory a následné spracovanie. Súčasný softvér a hardvér robia tieto procesy inteligentnejšími. Aj keď súčasná miera automatizácie je zatiaľ obmedzená, je vidieť, že to bude trend.
Zhrnúť
Aplikačné výhody technológie výroby kovových aditív v oblasti letectva zahŕňajú uvoľnený dizajn, vysoké využitie materiálu, nízke výrobné náklady a rýchlu výrobu. Po prvých pochybnostiach sa začala rýchlo rozvíjať.
Kovová 3D tlač nie je len „možno vytlačiť“, výkon musí spĺňať požiadavky na inštaláciu, hromadná výroba musí byť stabilná, efektívna a konzistentná, náklady sa musia naďalej znižovať a inovačná schopnosť zlepšovania a modernizácie dizajnu a procesov. sa musí naďalej zlepšovať. Len tak sa môže stať nenahraditeľnou súčasťou výrobného dodávateľského reťazca a tento kedysi „nemainstreamový“ proces dokáže prežiť aj v chladnej zime.