Byl kovový 3D tisk aplikován na letecké formy?

1. Technologická adaptabilita: překonávání fyzických a finančních bariér konvenční výroby
Formy pro letectví a kosmonautiku musí mít složité konstrukce kanálů, vysoce{0}}přesnou povrchovou úpravu, lehké konstrukce a schopnost odolat drsným podmínkám. Technologie kovového 3D tisku splňuje všechny tyto potřeby s následujícími vlastnostmi:
Design chladicího kanálu, který sedí
Typický systém chlazení forem využívá technologii vrtání, která je však omezena strukturou formy. To může způsobit problémy s nerovnoměrným chlazením, které může vést k horkým místům. Kovový 3D tisk se může přilepit na dutiny forem pomocí optimalizace topologie pro konstrukci chladicích kanálů v jakémkoli tvaru. Například společnost Platinum Technology vyrobila pro Blue Arrow Aerospace formu zapalovacího ohybu, která využívá konformní vodní cestu ke snížení cyklu vstřikování o 35 %. Míra certifikace produktů vzrostla z 85 % na 96 %. Tento druh techniky může výrazně snížit koncentraci tepelného napětí ve formách pro lopatky leteckých motorů a prodloužit životnost formy.
Vysoce přesný{0}}povrch a funkční integrace
Letecké formy potřebují velmi hladké povrchy a kovový 3D tisk může získat povrchy s drsností Ra menší nebo rovnou 0,8 μm změnou výkonu laseru, metody skenování a vlastností prášku. Například forma kyčelního kloubu z titanové slitiny vyrobená tiskárnou Platinum A160 má na povrchu mikroporézní strukturu (s porézností 60 % až 80 %), která okamžitě splňuje standardy biokompatibility, takže po tisku není potřeba leštění. Také kovový 3D tisk může tisknout s více než jedním materiálem najednou. Například společnost Laser Luminescence vyrobila měděnou vysokoteplotní slitinu z více-materiálu s přítlačnou komorou, která pomocí technologie laserového opláštění přidává na povrch měděného substrátu výztužnou vrstvu GH4169. To vyvažuje tepelnou vodivost a strukturální pevnost.
Lehkost a optimalizace topologie
Aby se ušetřila energie a zefektivnila přeprava, musí být letecké formy co nejlehčí a přitom stále pevné. Biomimetické mřížkové architektury a tenkostěnné-výztuhy mohou pomoci kovovému 3D tisku ušetřit více než 30 % jeho hmotnosti. Například společnost Platinum Technology vyrobila 3D tiskovou formu pro určitou satelitní konstrukci, která využívá mřížkový design. Tento design snižuje hmotnost o 40 % a přitom je stále pevný. Byl úspěšně použit na největším čínském projektu 3D tiskového satelitu ve vesmíru.
Rychlé provádění změn a malých sérií
Tradiční výroba forem trvá několik měsíců, než se forma otevře, zatímco kovový 3D tisk dokáže rychle změnit modely forem pomocí možnosti „tisk jedním kliknutím“. To je důležité pro letecké produkty, protože mají krátký iterační cyklus. Například 3D tiskové zařízení Wisconsin může tisknout s více lasery současně. Dokáže vyrobit 200 kusů denně a stojí o 40 % méně za kus než tradiční metody. To výrazně urychluje výzkumný a vývojový cyklus nových raketových motorů.
2. Běžné případy použití: pokrývající vše od klíčových komponent až po celý průmyslový řetězec
Technologie kovového 3D tisku si prorazila cestu do mnoha důležitých oblastí leteckých forem a vytvořila kompletní procesní řešení od ověření návrhu až po sériovou výrobu:
Forma na díly motoru
Kovový 3D tisk se často používá k výrobě forem pro základní části, jako jsou lopatky turbín a spalovací komory v leteckých motorech. Forma ohýbané trubky zapalování motoru YF-75DA, která byla vytvořena ve spolupráci společností Platinum a Blue Arrow Aerospace, snižuje riziko praskání, které přichází u standardních metod svařování, pomocí integrovaného tváření. Díky tomu forma vydrží o více než 50 % déle. GE Aviation také používá kovový 3D tisk k výrobě forem pro palivové trysky, což zkracuje dodací lhůty na polovinu a náklady o 30 %.
Forma pro konstrukční části kosmických lodí
Výroba forem pro velké konstrukční díly, jako jsou satelity a sekce raket, vyžaduje materiály, které jsou velmi pevné a přesné velikosti. Laserové zařízení LiM-X650 vytisklo formu pro určitou oblast prostoru rakety. Skládá se z pevné a lehké hliníkové slitiny. Optimalizace topologie zlepšuje výkon konstrukce a místní příhradová struktura je vyvinuta tak, aby se zbavila nadbytečných částí a splnila kritéria odlehčení. Forma byla úspěšně použita pro výrobu druhého stupně jádra rakety Chang Ba Jia, což značně urychlilo výrobní proces.
Forma pro výměnu tepla a tepelné ztráty
Letecká zařízení pracují ve velmi drsných podmínkách a formy pro odvod tepla mají velmi přísné výkonnostní normy. Forma pro odvod tepla z čisté mědi vyrobená společností Platinum Technology má tloušťku gradientu 0,5 mm až 1 mm. Díky tomu, spolu s vysokou tepelnou vodivostí čisté mědi, je o 40 % účinnější při rozptylování tepla než typické formy. Lidé tento druh formy hojně využívali na místech, jako jsou náporové komory raketových motorů a satelitní systémy tepelného řízení.
Opravování a repasování forem
Oprava opotřebení plísní nebo prasklin na leteckém zařízení po dlouhém používání stojí hodně. Pomocí reverzního inženýrství dokáže kovový 3D tisk rychle vytvářet kopie dutin forem. Může také opravit místní poškození technikou roubovacího tisku. Například automatický systém roubování dílů systému Platinum má přesnost roubování 0,05 mm, což snižuje náklady na opravy na polovinu ve srovnání s předchozími metodami a urychluje cykly oprav o 70 %.
3. Vytváření průmyslového ekosystému: od velkého technologického pokroku k velkému využití
Široké používání kovového 3D tisku v odvětví výroby forem pro letectví a kosmonautiku je výsledkem nových nápadů pocházejících z horní i spodní části průmyslového řetězce.
Nové nápady na nástroje a materiály
Bolite a Huashu High Tech jsou dvě tuzemské společnosti, které uvedly na trh několik průmyslových -kovových 3D tiskáren, které dokážou vytvářet obrovské, více{2}}materiálové a vysoce přesné- objekty. Například Platinum BLT-S1500 obsahuje 26-laserový synchronní skenovací systém, který dokáže tisknout 10krát rychleji než standardní jednolaserové{15}}zařízení a vyrábět díly pro letectví a kosmonautiku o průměru 1,5 metru. Xi'an Sailong Metal vyrobil sférický prášek ze slitiny titanu, který je o 30 % tekutější, což znamená, že jej lze tisknout s větší přesností. Zařízení AVIC Maite MT800H dokáže tisknout vysokoteplotní slitiny na bázi niklu{16}}, aby vyhovovaly potřebám horkých součástí motoru.
Nastavení standardů a optimalizace procesů
Letecký průmysl má velmi přísná kritéria pro kvalitu forem a potřebuje stanovit přísná pravidla pro provoz procesů. Například knihovna inteligentních procesů společnosti Platinum Technology kombinuje více než 100 000 sad parametrů materiálu a usnadňuje nalezení nejlepšího tiskového řešení jediným kliknutím. Řešení průmyslového-kovového 3D tisku vytvořené společnostmi Huashu High Tech a Siemens využívá multi-analýzu propojení fyzikálních polí k nalezení nejlepší tiskové cesty a snížení rizika deformace. Společnosti v USA se také aktivně podílejí na vytváření mezinárodních standardů, jako je ISO/ASTM, což podporuje používání technologie standardizovaným způsobem.
Nové způsoby poskytování služeb
Společnosti zabývající se 3D tiskem kovů se mění z „dodavatelů zařízení“ na „poskytovatele služeb s celým životním cyklem“. Společnost Bolite například používá platformu IoT k varování zákazníků o problémech se zařízeními, jejich diagnostice na dálku a odesílání dílů. Jejich zákazníci pocházejí z průmyslových odvětví, jako je letecký a automobilový průmysl. Společnost Huashu High Tech vytvořila -v-jednotném modelu poskytování „hardware+software+služby“, který zákazníkům pomůže překonat technické problémy.