V priebehu rokov sa ukázalo, že letecký priemysel je jednou z najrýchlejšie rastúcich aplikácií pre 3D tlač na celom svete. Viaceré odrody, malé šarže a zložité štruktúry sú jedinečné vlastnosti produktov v letectve. Naliehavé potreby ľahkého, lacného a rýchleho vývoja sú vysoko kompatibilné s charakteristikami 3D tlače, ako je vysoký stupeň voľnosti a rýchle tvarovanie. Niektorí výrobcovia lietadiel môžu dokonca využiť krátke prestoje na modernizáciu svojich lietadiel, vybudovanie digitálnych zásob na údržbu starnúcich lietadiel a použitie pokročilých výrobných techník na vytvorenie novej generácie lietadiel. Napríklad veľké lietadlo C919 vyrábané v mojej krajine je navrhnuté a skúšobne vyrobené s použitím veľkého množstva technológií 3D tlače.
Pozrime sa hlbšie na to, prečo letecký priemysel používa 3D tlač a uvidíme, ako sa dajú tieto bežné výhody využiť pri výrobe lietadiel:
Integrácia dielov
Najslabšie miesto v súčiastkovej zostave je miesto, kde je zostavená. V prípade lietadla by sa takáto slabosť mohla stať kritickým bodom zlyhania a ohroziť ľudský život.
Začlenením viacerých komponentov dielu do jednej 3D tlačenej zostavy sa nevyhnutne zníži počet montážnych bodov. Jedinečné geometrie, ktoré umožňuje 3D tlač, môžu zredukovať to, čo by za normálnych okolností malo desiatky alebo stovky častí, len na niekoľko – alebo na jednu časť. Bez zvárania, nitovania alebo iných spojovacích prvkov, ktoré by držali diely pohromade, sa nielen zredukuje montáž, ale aj potenciálne miesta zlyhania.
Čím viac komponentov je konsolidovaných, tým väčšie sú úspory. Ak sú niektoré časti po montáži upevnené, môže to byť príležitosť na integráciu dizajnu. Zložitosť je pri aditívnej výrobe často voľná a najúspešnejšie diely túto axiómu využívajú čo najviac. Medzi výhody integrácie dielov patria najmä:
Redukovaná montáž: To zahŕňa zníženie práce, zásob, prípravkov/náradia a výrobného priestoru určeného pre konečný produkt. Kontroly montáže sú tiež obmedzené, čím sa výrazne znižuje možnosť chýb pri montáži.
Menej chybných bodov: Znižujú sa náklady na dlhodobú údržbu a je možné znížiť zásoby náhradných dielov. V prípade potreby je možné rýchlo a nákladovo efektívne vymeniť malé série.
Znížené prevádzkové náklady: Vďaka aditívnej výrobe optimalizácia dielov prostredníctvom voľnosti dizajnu zlepšuje výkon produktu, čo umožňuje vylepšenia, ako je zníženie hmotnosti dielov a lepší tepelný výkon.
Lnízka hmotnosť
Pre vybavenie používané počas letu platí, že „gramy sú zlato“ a každý kilogram chudnutia môže ušetriť státisíce juanov na nákladoch. Ľahšie komponenty znamenajú menej paliva, čo nielen znižuje uhlíkovú stopu lietania, ale znižuje aj náklady na lietanie.
3D tlač pokračuje v inováciách na báze tradičných výrobných materiálov. V rovnakých konštrukčných častiach sa na vytvorenie ľahších finálnych dielov používajú formulácie materiálov pre 3D tlač s lepším výkonom. V kombinácii s ľahkými štruktúrami, ako je integrácia komponentov, optimalizácia topológie 3D tlače a mriežkové štruktúry, je to obzvlášť výhodné pre ľahký dizajn lietadiel, vďaka čomu je funkčne hustejší.
Vylepšená sloboda dizajnu
Mnoho ľudí pracujúcich v aditívnej výrobe s obľubou tvrdí, že technológia ponúka veľkú „dizajnovú slobodu“, pretože po prvýkrát je možné dosiahnuť zložité geometrie, ktoré sa nedajú vyrobiť inými výrobnými procesmi.
V minulosti boli komponenty s veľmi zložitým dizajnom náročné alebo veľmi drahé na výrobu, prípadne sa nedali vyrobiť vôbec. Použitím aditívnych výrobných procesov je možné relatívne jednoduchým spôsobom vyrobiť vysoko zložité dvojrozmerné alebo trojrozmerné kovové diely, čo je životaschopný spôsob integrálneho vytvárania konštrukčných komponentov pozostávajúcich z pevných a sieťových dielov.
Dizajnové metódy, ako je optimalizácia topológie a generatívny dizajn, účinne pomohli 3D tlači pri vývoji nových tvarov, o ktorých sa predtým ani neuvažovalo. Tieto zložité konštrukcie mriežok nielenže šetria hmotnosť začlenením materiálu len tam, kde je to potrebné, ale sú tiež často pevnejšie ako tradičné konštrukcie. Aj keď stále existujú určité obmedzenia a môžu sa líšiť v závislosti od techniky 3D tlače a použitých materiálov, tieto obmedzenia sú v mnohých ohľadoch oveľa menej závažné ako tie, ktoré sa vyskytujú v tradičných subtraktívnych výrobných procesoch. Nové interiérové a exteriérové diely lietadla môžu byť navrhnuté tak, aby nahradili starnúce pôvodné diely, a flexibilnejšie dizajnové triky na pridanie extrémnej funkčnosti.
Rýchla iterácia prototypovania
Názov pôvodného využitia 3D tlače je rapid prototyping. Od nápadov na skice cez návrhy CAD až po prvé prototypy – potom druhý, tretí atď. – 3D tlač urýchľuje čas uvedenia nových produktov na trh. Výroba lopatiek turbíny tradičnou technológiou trvá od návrhu po výrobu približne pol roka, no výroba formy trvá približne pol roka. Použitím technológie 3D tlače sa však dá dosiahnuť rýchly obrat a opakovanie v priebehu dní alebo týždňov.
Malosériová výroba
V leteckom a kozmickom priemysle sa z hľadiska celkovej produkcie vyrába relatívne málo lietadiel v porovnaní s výrobou automobilov alebo elektrických spotrebičov.
Produkcia s vysokou hodnotou a malým objemom je vhodná pre 3D tlač. Zatiaľ čo mnohé tradičné výrobné procesy vyžadujú výrobu drahých nástrojov a foriem, čím sa vytvárajú úspory z rozsahu pre hromadnú výrobu, aditívna výroba eliminuje potrebu foriem. Jeden alebo niekoľko kusov je možné vyrobiť naraz – vrátane rôznych dizajnov na tej istej stavebnej doske – bez dodatočných nákladov na lisovanie alebo nástroje.
Inflexný bod medzi aditívnou výrobou a tradičnou výrobou si zvyčajne vyžaduje výrobu stoviek alebo tisícok dielov, kým sa tradičné technológie stanú nákladovo efektívnejšie, a hoci to môže v konečnom dôsledku znížiť náklady na každý vstrekovaný diel na centy, nie je to až do tohto priesečníka. bod, 3D tlač bude nákladovo efektívnejšia. Najmä pri použití vysokohodnotných aplikačných materiálov je úspora materiálu nevyhnutná.
Ddigitálny inventár
Keď sa lietadlo blíži ku koncu svojej životnosti, často sa dá zachrániť výmenou určitých častí, aby sa udržalo v lietadle. Bežným spôsobom sa to robí pomocou fyzických skladov, kde sú náhradné diely v prípade potreby skladované v regáloch. Vo väčšine prípadov sú tieto náhradné diely vyrábané súčasne s originálnymi sériovo vyrábanými OEM dielmi a sú vyhradené pre potreby výmeny opotrebovaných dielov. Ale ak táto potreba nikdy nenastane, strácajú nielen čas a náklady na ich výrobu, ale aj roky, keď sedia na policiach. Horšie je, že ak príde dopyt, náhradné diely sú vypredané, najmä tie, ktoré sú navždy mimo výroby – chýbajúca čo i len malá súčiastka by mohla lietadlo uzemniť.
Namiesto fyzického umiestňovania položiek na police prístup digitálneho inventára ukladá dizajnové súbory, ktoré možno 3D vytlačiť. Časti, ktoré je potrebné vymeniť, je možné vyrobiť kdekoľvek a kedykoľvek pomocou vhodných techník 3D tlače, opäť bez potreby výroby drahých foriem alebo nástrojov. Namiesto čakania na meškanie OEM, čím sa zníži tlak na fyzické zásoby a zároveň sa predĺži životnosť letu, takže nebude môcť letieť kvôli malej časti.
Leťte vyššie a ďalej s 3D tlačou
Výroba lietadiel, od prototypov až po náhradné diely, čoraz viac ťaží z využívania 3D tlače v dodávateľskom reťazci. Decentralizovaná výroba, nové konštrukčné možnosti a redukcia času, materiálov a nákladov poskytujú lietadlám nové spôsoby, ako udržať lietanie vysoko.
Výrobný proces s pridanou hodnotou nahrádza tradičnú výrobu, ktorá môže ušetriť náklady na formy a dosiahnuť zníženie nákladov a zvýšenie efektívnosti v mnohých aspektoch. Materiály pre 3D tlač sú materiálovým základom pre vývoj technológie 3D tlače a kovy, keramika a kompozitné materiály sú v oblasti 3D tlače novými trendmi. Podľa priemyselných štatistík zverejnených spoločnosťou Wohlers Associates Inc, v nadväzujúcich aplikačných odvetviach 3D tlače predstavuje automobilový priemysel, spotrebná elektronika a letecký priemysel najväčší podiel a kovy, keramika a kompozitné materiály sa stanú „bodom zlomu“ Materiály pre 3D tlač.
Na pozadí plánu „Made in China 2025“ sa 3D tlač stala hlavnou líniou propagácie inteligentnej výroby v mojej krajine a letecký priemysel je jednou z dôležitých aplikačných oblastí aditívnej výroby. V súčasnosti sa v oblasti letectva doma i v zahraničí neustále objavujú lietadlá s vysokým Machovým číslom a vysokou manévrovateľnosťou a stávajú sa jedným z hlavných vývojových trendov novej generácie leteckých dopravných prostriedkov. Jeho konštrukčné požiadavky kladú vyššie požiadavky na dizajn a výrobné procesy. Väčšina komponentov má vlastnosti veľkých rozmerov, zložitého tvaru a viacerých štruktúr. Technológia 3D tlače má veľké výhody v integrovanej výrobe veľkorozmerných dielov, výrobe špeciálnych tvarovaných a zložitých konštrukčných dielov a výrobe hromadne prispôsobených konštrukčných dielov.
Spoločnosť JR vám môže poskytnúť dizajn, proces 3D tlače, následné spracovanie, CNC spracovanie a ďalšie komplexné služby. V súčasnosti spolupracuje s mnohými vedeckými výskumnými inštitúciami, univerzitami a podnikmi v oblasti leteckých aplikácií a je odhodlaná poskytovať celkové riešenie pre nepriamu 3D tlač kovov s vysokovýkonnou, ľahkou a jemnou mikroštruktúrou.