1, Aplikace technologie 3D tisku v letectví a kosmonautice
Přímo z digitálních modelů technologie kovového 3D tisku skládá kovové prášky vrstvu po vrstvě a taví a tuhne je pomocí laserů nebo elektronových paprsků. Primárními technologiemi jsou selektivní laserové tavení (SLM), tavení elektronovým paprskem (EBM), přímá energetická depozice (DED) atd. zde nejsou omezeny. Letecký průmysl nachází tyto technologie velké využití několika různými způsoby:
Selektivní laserové tavení (SLM) využívá vysokoenergetické lasery k přesnému tavení kovových prášků, vhodné pro výrobu přesných a komplikovaných dílů, jako jsou listy motorů, rámy trupu atd. Přesným řízením procesu tavení a tuhnutí kovových prášků může technologie SLM vyrábět lehké a silné letecké komponenty, což výrazně snižuje celkovou hmotnost letadla a zvyšuje spotřebu paliva.
Vysoká rychlost zpracování a vhodnost pro výrobu komponent velkých rozměrů činí tavení elektronovým paprskem (EBM) pomocí elektronového paprsku pro tavení kovového prášku ve vakuovém prostředí vhodným. Díky svému vakuovému prostředí a velké hustotě energie nabízí technologie EBM speciální výhody při výrobě prémiových a vysoce výkonných součástí letadel.
Pro tavení a nanášení vhodné pro opravy a rychlé prototypování - kovový drát nebo prášek je přímo přiváděn do vysokoteplotního zdroje tepla přes trysku. Technologie DED, která snižuje náklady na údržbu a zvyšuje spolehlivost součástí, je zásadní pro opravy a repasování leteckých aplikací.
2, spíše než technologie a náklady na žonglování
Zatímco použití technologie 3D tisku kovů v leteckém průmyslu má několik výhod, existuje také finanční a technologický kompromis.
Materiálové náklady: Zejména vzácné kovy nebo vysoce výkonné slitiny, jejichž cena je mnohem vyšší než cena normálních kovů, je významným faktorem ovlivňujícím cena samotných kovových práškových materiálů. V leteckém průmyslu mají materiály poměrně vysoké standardy a často se používají vysoce výkonné slitiny, které zaručují pevnost součástí a dlouhou životnost. To jednoznačně zvyšuje náklady na materiál.
Náklady na vybavení: Drahé špičkové kovové 3D tiskové zařízení přichází s rovnoměrně rozloženými vysokými náklady na údržbu a spotřebou energie a také s cenou. I když se předpokládá, že neustálý vývoj technologií a tvrdší konkurence na trhu postupně sníží náklady na zařízení, je to stále zásadní prvek, který omezuje širokou implementaci technologie 3D tisku kovů v leteckém průmyslu na současné úrovni.
Náklady na systém: Náklady dále ovlivní výběr metody pro kovový 3D tisk. Různé techniky mají výhody a nevýhody a hodí se pro různé aplikační situace. Pro malosériovou, vysoce přesnou výrobu dílů je vhodná například technologie SLM; Technologie DED je vhodnější pro velkosériovou a nízkonákladovou výrobu. Pro snížení nákladů a zvýšení efektivity výroby musí společnosti přijmout vhodné postupy v závislosti na vlastních požadavcích a skutečných podmínkách.
Náklady po zpracování: Nelze přehlédnout klíčový prvek následného zpracování kovového 3D tisku. Aby byla zaručena rozměrová přesnost, mechanické vlastnosti a kvalita povrchu tištěných kovových dílů, musí projít fázemi zahrnujícími povrchovou úpravu, tepelné zpracování a odstranění nosných konstrukcí. Spolu se značnými investicemi do lidských, materiálních a finančních zdrojů tyto činnosti následného zpracování také vyžadují.
3,Přístup k optimalizaci
Letecké společnosti využívající technologii 3D tisku kovů musí zavést sadu optimalizačních technik, pokud chtějí zachovat vysokou kvalitu a zároveň snížit náklady:
Výběr vhodných nástrojů a materiálů: Pro úsporu přímých nákladů by společnosti měly vybrat vhodné nástroje a materiály na základě vlastních požadavků a skutečné situace. Například lze použít levné náhradní materiály, aniž by došlo ke snížení výkonu; při výběru vybavení můžete vzít v úvahu modely s vyšší hospodárností.
maximalizace parametrů tiskového procesu: Efektivitu a přesnost tisku lze zvýšit optimalizací parametrů tiskového procesu, jako je výkon laseru, rychlost skenování, tloušťka vrstvy atd., čímž se sníží výrobní náklady. Stabilita a ovladatelnost tiskového procesu může být zároveň zvýšena zahrnutím inteligentních systémů řízení a automatizovaných zařízení, čímž se sníží lidské zásahy a chyby.
Snížení zmetkovitosti a zvýšení efektivity výroby: Snížení zmetkovitosti a zvýšení efektivity výroby pomáhá ještě více ušetřit náklady. Technologie paralelního tisku například umožňuje tisk několika komponent současně; pomocí nastavení designu a procesu lze minimalizovat nebezpečí selhání tisku a náklady na opakovaný tisk.
Nové technologie a zařízení pro povrchové úpravy umožňují zlepšit efektivitu a kvalitu zpracování a zároveň zajistit výkon dílů, a tak snížit náklady a čas následného zpracování. Například ekologicky bezpečnou a účinnou náhradou za konvenční chemické čisticí techniky je technologie laserového čištění.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-of-race-car-accessories.html