Prečo si letecké spoločnosti vyberajú kovovú 3D tlač pre časti lietadiel?

Letecké spoločnosti sa obracajú na kovové 3D tlačené komponentypretože tradičná výroba stále vytvára oneskorenia, ktorým sa možno vyhnúť, vysoké náklady na nástroje a geometrické limity, ktoré si vynucujú kompromisy pri návrhu. Aditívne procesy skracujú dodacie lehoty pri maloobjemových a zložitých súčiastkach, obnovujú slobodu dizajnu pre vnútorné kanály a ľahké konštrukcie a poskytujú mechanický výkon, ktorý spĺňa mnohé sekundárne štrukturálne požiadavky, keď sú správne post{2}}spracované a certifikované. Zliatiny hliníka, ako sú AlSi10Mg a Scalmalloy, spolu s titánovými možnosťami teraz podporujú skutočné výrobné využitie v rámci systémov kvality na úrovni AS9100-, zatiaľ čo pokovovanie a povrchové úpravy riešia potreby korózie a odolnosti. Nasledujúce časti skúmajú praktické problémy s konvenčnými metódami, silu a spoľahlivosť aditívne vyrábaných dielov, realitu následného spracovania a rastúce akceptovanie tohto prístupu v rámci leteckých programov.

Hliník stále dominuje mnohým sekundárnym štruktúram a -horúcim-aplikáciám sekcií. Prášková-fúzia AlSi10Mg a vysokovýkonných{5}}zliatín, ako je Scalmalloy, teraz vytvára hustý materiál, ktorý po vhodnom tepelnom spracovaní podporuje skutočné konštrukčné využitie.

Najbezprostrednejším prínosom je hmotnosť. Optimalizácia topológie v kombinácii s vnútornými mriežkami bežne prináša 20–35-percentné zníženie hmotnosti pri splnení cieľových hodnôt tuhosti. Tímy, ktoré spolupracujú so skúsenými výrobca 3D tlače z hliníkovej zliatinymôže tiež rozhodnúť, kedy extra pevnosť a únavový výkon Scalmalloy odôvodňujú jeho vyššiu cenu v porovnaní s ekonomickejším AlSi10Mg.

Typické tepelne-spracované vlastnosti (závislé od orientácie a procesu):

Tieto údaje sú užitočné len pre skorý skríning. Konečné povolené hodnoty vždy vychádzajú z testovania-špecifického pre proces a kupónov pre svedkov.

Zliatiny titánu, najmä Ti{2}}6Al-4V, sa riadia podobnou logikou pre aplikácie s vyšším zaťažením alebo vyššími teplotami. 3Titané časti lietadiel s potlačou D už lietajú v držiakoch, armatúrach a určitých konštrukčných prvkoch, kde kombinácia pevnosti, odolnosti proti korózii a voľnosti dizajnu prevažuje nad vyššími materiálovými nákladmi.

Otázka „je 3D tlačený kov pevný ako opracovaný kov“ nemá jedinú odpoveď. Pri mnohých aplikáciách statického-zaťaženia sa pevnosť v ťahu a medza klzu správne spracovaných dielov LPBF zhodujú alebo prevyšujú hodnoty porovnateľných odlievaných zliatin. Rýchle tuhnutie vytvára jemné mikroštruktúry, ktoré prispievajú k tomuto výkonu. Oproti tvárnenému CNC materiálu je porovnanie bližšie: statická pevnosť je často konkurencieschopná, zatiaľ čo únavová životnosť do značnej miery závisí od stavu povrchu, zvyškovej pórovitosti a orientácie konštrukcie.

V praxi izostatické lisovanie za horúca,{0}}uvoľňovanie napätia alebo tepelné spracovanie v roztoku a opracovanie kritických povrchov prinášajú mnohé sekundárne konštrukčné komponenty a komponenty manipulujúce s tekutinami{1}}v rámci povolených rozmerov v oblasti letectva. Primárne letové-kritické časti si stále vyžadujú úplnú kvalifikáciu procesu, ale technická cesta je teraz jasnejšia ako pred piatimi rokmi. Rozhodnutia v oblasti 3D tlače kovov verzus CNC obrábanie v leteckom a kozmickom priemysle sa preto menej týkajú absolútnej sily a viac zložitosti geometrie, objemu a celkového času prípravy.

Systémy kvality uzatvárajú kruh. Dodávatelia, ktorí pracujú podľa AS9100 alebo EN 9100, udržiavajú sledovateľnosť prášku,-monitorovanie procesu a údaje o mechanických skúškach pri každej šarži. Táto dokumentácia umožňuje výrobcom OEM a dodávateľom úrovne 1 prijímať aditívne vyrábané diely do kontrolovaných dodávateľských reťazcov.

Keďže-povrchy vyrobené z prášku-sú hrubšie ako opracované a môžu si zachovať zvyškové napätie alebo menšiu pórovitosť. Dodatočné-spracovanie kovových 3D{5}}vytlačených dielov preto nie je voliteľné. Typické sekvencie zahŕňajú odstraňovanie podpier, tepelné spracovanie, HIP, kde záleží na únave alebo tlaku, selektívne CNC obrábanie rozhraní a ochranné nátery.

V prípade hliníkových komponentov sa o odolnosti proti korózii-nedá vyjednávať. Vlhkosť,{2}}rozmrazovacie kvapaliny a galvanické páry vyžadujú eloxovanie, konverzné nátery alebo špeciálne pokovovanie. Keď sa tieto kroky plánujú od začiatku a nie sú pridávané dodatočne, rozmerová presnosť a dlhodobá-trvanlivosť zostávajú pod kontrolou.

Leteckí výrobcovia OEM, regulátori a priemyselné skupiny neustále rozširovali kvalifikačné rámce pre aditívnu výrobu. Rastúci počet dodávateľov je držiteľom certifikátov AS9100 alebo EN 9100, ktoré špecificky pokrývajú procesy spracovania kovov. Palivové trysky, držiaky, výmenníky tepla a vybrané konštrukčné armatúry sú už v prevádzke. Táto prevádzková história v kombinácii s jasnejšími certifikačnými cestami naďalej znižuje bariéru pre nové programy hodnotiace kovové 3D tlačené komponenty.

Ak sú čas potrebný na realizáciu, náklady na nástroje alebo geometrické limity obmedzujúce súčasný program, sústredená kontrola kandidátskych dielov oproti aditívnym schopnostiam je často najrýchlejším spôsobom, ako kvantifikovať príležitosť. Avýrobca kovovej 3D tlačeso skúsenosťami s ľahkými komponentmi pre letectvo a kozmickou technikou a úplnou dokumentáciou pre letectvo a kozmonautiku zvyčajne do niekoľkých dní od prijatia modelu a požiadaviek vráti jasný{0}}čas, náklady a kvalifikáciu.