V průběhu let bylo prokázáno, že letecký průmysl je jednou z nejrychleji rostoucích aplikací pro 3D tisk na celém světě. Různorodost, malé šarže a složité struktury jsou jedinečné vlastnosti produktů leteckého průmyslu. Naléhavé potřeby lehkého, levného a rychlého vývoje jsou vysoce kompatibilní s charakteristikami 3D tisku, jako je vysoký stupeň volnosti a rychlé tvarování. Někteří výrobci letadel mohou dokonce využít krátké odstávky k dovybavení svých letadel, vytvořit digitální inventář pro údržbu stárnoucích letadel a použít pokročilé výrobní techniky k vytvoření nové generace letadel. Například velké letadlo C919 vyrobené v mé zemi v mé zemi je navrženo a zkušebně vyrobeno pomocí velkého množství technologií 3D tisku.
Podívejme se hlouběji na to, proč letecký průmysl používá 3D tisk, a podívejme se, jak lze tyto běžné výhody využít při výrobě letadel:
Integrace dílů
Nejslabším místem v sestavě součásti je místo, kde je sestavena. V případě letadla by se taková slabina mohla stát kritickým bodem selhání, ohrožujícím lidský život.
Začleněním více součástí dílu do jediné 3D tištěné sestavy se nutně sníží počet montážních bodů. Jedinečné geometrie, které umožňuje 3D tisk, mohou zmenšit to, co by normálně mělo desítky nebo stovky dílů, na několik – nebo na jeden díl. Bez svařování, nýtování nebo jiných spojovacích prvků, které by držely díly pohromadě, se nejen zredukuje montáž, ale také se sníží potenciální místa selhání.
Čím více komponentů je konsolidováno, tím větší jsou úspory. Pokud jsou některé díly po sestavení opraveny, může to být příležitost k integraci návrhu. Složitost je v aditivní výrobě často volná a nejúspěšnější díly tento axiom využívají co nejvíce. Mezi výhody integrace dílů patří především následující:
Snížená montáž: To zahrnuje snížení práce, zásob, přípravků/nástrojů a výrobní stopy věnované konečnému produktu. Kontroly montáže jsou také omezeny, což výrazně snižuje možnost chyb při montáži.
Méně chybných míst: Sníží se náklady na dlouhodobou údržbu a lze snížit zásoby náhradních dílů. V případě potřeby lze výměny malých sérií provádět rychle a levně.
Snížené provozní náklady: Díky aditivní výrobě optimalizace dílů prostřednictvím svobody návrhu zlepšuje výkon produktu, což umožňuje vylepšení, jako je snížení hmotnosti dílů a lepší tepelný výkon.
Llehká váha
U vybavení používaného za letu platí, že „gramy jsou zlato“ a každý kilogram úbytku hmotnosti může ušetřit statisíce jüanů na nákladech. Lehčí komponenty znamenají méně paliva, což nejen snižuje uhlíkovou stopu létání, ale také snižuje náklady na létání.
3D tisk pokračuje v inovacích na základě tradičních výrobních materiálů. Ve stejných konstrukčních částech se k vytvoření lehčích finálních dílů používají formulace materiálů pro 3D tisk s lepším výkonem. V kombinaci s lehkými strukturami, jako je integrace komponent, optimalizace topologie 3D tisku a mřížkové struktury, je to zvláště výhodné pro lehký design letadel, protože je funkčně hustší.
Rozšířená svoboda designu
Mnoho lidí pracujících v aditivní výrobě s oblibou tvrdí, že tato technologie nabízí velkou „konstrukční svobodu“, protože poprvé lze dosáhnout složitých geometrií, které nelze vyrobit jinými výrobními procesy.
V minulosti byly součásti s velmi složitými konstrukcemi obtížné nebo velmi nákladné na výrobu nebo se nedaly vyrobit vůbec. Použitím aditivních výrobních procesů lze relativně jednoduchým způsobem vyrábět vysoce složité dvourozměrné nebo trojrozměrné kovové díly, což je životaschopný způsob integrálního vytváření konstrukčních součástí sestávajících z pevných a síťových dílů.
Metody návrhu, jako je optimalizace topologie a generativní návrh, účinně pomohly 3D tisku vyvinout nové tvary, o kterých se dříve ani neuvažovalo. Tyto složité konstrukce mřížek nejen šetří hmotnost tím, že obsahují materiál pouze tam, kde je to nutné, ale jsou také často pevnější než tradiční konstrukce. I když stále existují určitá omezení a mohou se lišit v závislosti na technice 3D tisku a použitých materiálech, tato omezení jsou v mnoha ohledech mnohem méně závažná než ta, která lze pozorovat u tradičních subtraktivních výrobních procesů. Nové vnitřní a vnější části letadla mohou být navrženy tak, aby nahradily stárnoucí původní díly, a flexibilnější konstrukční triky, které přidají extrémní funkčnost.
Rychlá iterace prototypování
Název původního využití 3D tisku je rapid prototyping. Od náčrtů přes návrhy CAD až po první prototypy – pak druhý, třetí a tak dále – 3D tisk urychluje dobu uvedení nových produktů na trh. Od návrhu po výrobu trvá výroba lopatek turbíny tradiční technologií zhruba půl roku, ale výroba formy trvá zhruba půl roku. Použití technologie 3D tisku však může dosáhnout rychlého obratu a opakování během dnů nebo týdnů.
Malosériová výroba
V leteckém průmyslu se z hlediska celkové produkce vyrábí relativně málo letadel ve srovnání s výrobou automobilů nebo elektrických spotřebičů.
Pro 3D tisk se velmi dobře hodí produkce s vysokou hodnotou a malým objemem. Zatímco mnoho tradičních výrobních procesů vyžaduje výrobu drahých nástrojů a forem, což přináší úspory z rozsahu pro hromadnou výrobu, aditivní výroba eliminuje potřebu forem. Jeden nebo několik kusů lze vyrobit najednou – včetně různých designů na stejné konstrukční desce – bez dalších nákladů na lisování nebo nástroje.
Inflexní bod mezi aditivní výrobou a tradiční výrobou obvykle vyžaduje výrobu stovek nebo tisíců dílů, dokud se tradiční technologie stanou nákladově efektivnějšími, a i když to nakonec může snížit náklady na každý vstřikovaný díl na haléře, není to až do tohoto průsečíku. bod, 3D tisk bude nákladově efektivnější. Zejména při použití vysoce hodnotných aplikačních materiálů je nutné šetřit materiálem.
Ddigitální inventář
Když se letadlo blíží ke konci své životnosti, může být často zachráněno výměnou určitých dílů, aby zůstalo létat. Běžným způsobem je to prostřednictvím fyzických skladů, kde jsou náhradní díly v případě potřeby skladovány v regálech. Ve většině případů jsou tyto náhradní díly vyráběny současně s originálními sériově vyráběnými OEM díly a jsou vyhrazeny pro potřeby výměny opotřebovaných dílů. Ale pokud tato potřeba nikdy nenastane, plýtvají nejen časem a náklady na jejich výrobu, ale i roky, kdy seděly na policích. Horší je, že pokud přijde poptávka, náhradní díly jsou vyprodané, zejména ty, které jsou navždy z výroby – chybějící byť jen malá součástka by mohla letadlo uzemnit.
Namísto fyzického umisťování položek na police přístup digitálního inventáře ukládá soubory návrhů, které lze 3D tisknout. Díly, které je třeba vyměnit, lze vyrobit kdekoli a kdykoli pomocí vhodných technik 3D tisku, opět bez nutnosti předem vyrábět drahé formy nebo nástroje. Namísto čekání na zpoždění OEM, čímž se sníží tlak na fyzickou inventuru a zároveň se prodlouží životnost letu, takže nebude moci létat kvůli malé části.
Leťte výš a dál s 3D tiskem
Výroba letadel, od prototypů až po náhradní díly, stále více těží z využití 3D tisku v dodavatelském řetězci. Decentralizovaná výroba, nové konstrukční možnosti a zkrácení času, materiálů a nákladů poskytují letadlům nové způsoby, jak létat vysoko.
Výrobní proces s přidanou hodnotou nahrazuje tradiční výrobu, což může ušetřit náklady na formy a dosáhnout snížení nákladů a zvýšení efektivity v mnoha ohledech. Materiály pro 3D tisk jsou materiálovým základem pro vývoj technologie 3D tisku a kovy, keramika a kompozitní materiály jsou na poli 3D tisku nastupujícími kolejemi. Podle průmyslových statistik zveřejněných společností Wohlers Associates Inc, v navazujících aplikačních odvětvích 3D tisku tvoří největší podíl automobilový průmysl, spotřební elektronika a letecký průmysl a kovy, keramika a kompozitní materiály se stanou „bodem zlomu“ Materiály pro 3D tisk.
Na pozadí plánu „Made in China 2025“ se 3D tisk stal hlavní linií propagace inteligentní výroby v mé zemi a letecký průmysl je jednou z důležitých aplikačních oblastí aditivní výroby. V současnosti se v oblasti letectví doma i v zahraničí neustále objevují letadla s vysokým Machovým číslem a vysokou manévrovatelností a stávají se jedním z hlavních vývojových trendů nové generace leteckých dopravních prostředků. Jeho konstrukční požadavky kladou vyšší požadavky na design a výrobní procesy. Většina komponent má vlastnosti velké velikosti, složitého tvaru a více struktur. Technologie 3D tisku má velké výhody v integrované výrobě velkorozměrových dílů, výrobě speciálních tvarových a složitých konstrukčních dílů a výrobě hromadně zakázkových konstrukčních dílů.
JR vám může poskytnout návrh, proces 3D tisku, následné zpracování, CNC zpracování a další komplexní služby. V současné době spolupracuje s mnoha vědeckými výzkumnými institucemi, univerzitami a podniky v oblasti leteckých aplikací a je odhodlán poskytovat celkové řešení pro nepřímý 3D tisk kovů s vysoce výkonným, lehkým a jemnou mikrostrukturou.