S svojo veliko natančnostjo, učinkovitostjo in zmogljivostjo je tehnologija kovinskega 3D-tiskanja prinesla radikalne izboljšave v letalski proizvodni sektor v današnji hitro napredujoči letalski in vesoljski tehnologiji. Zlasti pri uporabi zlitin z nizko gostoto in visoko trdnostjo ta tehnika močno zniža proizvodne stroške in proizvodne cikle poleg dviga kakovosti izdelave delov. Dve običajni zlitini visoke trdnosti in nizke gostote, titanova zlitina in aluminijeva zlitina, sta pokazali izjemno zmogljivost pri 3D-tiskanju kovin v vesoljskem sektorju.
Zmogljivost tiskanja 3-D iz titanove zlitine
Titanove zlitine so zaradi svoje velike trdnosti, nizke gostote in izjemne odpornosti proti koroziji nepogrešljive na področju kovinskega 3D tiskanja. Titanove zlitine imajo še posebej široko uporabo v vesoljski industriji. Ne le olajšajo letala, ampak tudi ohranijo stabilno delovanje v zahtevnem okolju. S tehnologijo 3D-tiskanja je mogoče izdelati titanove zlitine za ustvarjanje delov z zapleteno zasnovo in izjemno zmogljivostjo, vključno z okvirji, rezili za letalske motorje itd., s čimer se povečata zanesljivost in zmogljivost letal.
Med dvema tehnikama, ki se pogosto uporabljata v tehnologiji 3D-tiskanja kovin za dele iz titanove zlitine, sta selektivno lasersko taljenje (SLM) in taljenje z elektronskim žarkom (EBM), ki sta večinoma odvisni od tehnologije taljenja v prahu. Z uporabo visokoenergijskih laserskih žarkov ali elektronskih žarkov te tehnologije prekrijejo prah titanove zlitine, da ustvarijo predvideno obliko dela. Tiskani deli imajo veliko dimenzijsko natančnost in dobro kakovost površine zaradi natančnega nadzora laserskih ali elektronskih žarkov kot tudi homogene porazdelitve prahu titanove zlitine; lahko se uporabljajo naravnost brez dodatne obdelave.
Poleg izboljšanja natančnosti izdelave in kakovosti izdelkov tehnologija 3D-tiskanja iz titanove zlitine močno spodbuja materialno ekonomičnost. Na podlagi podatkov tridimenzionalnega modela delov lahko natančno upravlja količino uporabljenih materialov, s čimer prepreči izgubo materiala in odpadke med naslednjo obdelavo. Poleg tega je 3D-tiskanje titanovih zlitin precej dobro pri rokovanju z zapletenimi ukrivljenimi komponentami. Kopičenje plast za plastjo omogoča preprosto gradnjo predmetov z zapletenimi krivuljami, oblikami ali votlinami brez zahtevnih tehnik rezanja in obdelave.
Poleg lopatic in okvirjev motorjev se tehnologija 3D-tiskanja iz titanove zlitine v veliki meri uporablja v vesoljski industriji za izdelavo pomembnih delov vesoljskih plovil, vključno s podvozjem in povezavami. Ti deli zahtevajo nizko gostoto in veliko trdnost ter dobro odpornost proti utrujenosti in koroziji. Te potrebe je mogoče zadovoljiti, učinkovitost in zanesljivost vesoljskega plovila pa izboljšati s tehnologijo 3D-tiskanja iz titanove zlitine.
Zmogljivost tridimenzionalnega tiskanja iz aluminijeve zlitine
Zaradi svoje lahke teže, velike trdnosti in spodobne toplotne prevodnosti je aluminijeva zlitina tudi precej prednostna na področju kovinskega 3D tiskanja. Tehnologija 3D-tiskanja iz aluminijeve zlitine se v veliki meri uporablja v letalskem in avtomobilskem sektorju za izdelavo lahkih delov, vključno z radiatorji, nosilci motorja itd.. S pomočjo inteligentne zasnove lahko inženirji ustvarijo lahke in robustne komponente, s čimer izboljšajo porabo goriva in učinkovitost izdelka .
Tehnologija posebej selektivnega laserskega taljenja (SLM), tehnologija taljenja plasti prahu pomaga izboljšati tudi tehnologijo 3D tiskanja aluminijevih zlitin. Pod delovanjem laserskega žarka se staljeni in strjeni prah iz aluminijeve zlitine plast za plastjo oblikuje zelo natančno in z odlično površinsko kakovostjo. Skupaj z velikim znižanjem stroškov izdelave in proizvodnih ciklov tehnologija 3D-tiskanja iz aluminijeve zlitine izboljša natančnost izdelave in kakovost izdelkov.
Izdelava zapletenih oblik zahteva zlasti tehnologije 3D-tiskanja iz aluminijevih zlitin. V letalskem in vesoljskem sektorju se na primer obloge letal, dolgi nosilni okvirji, stenske plošče in drugi deli v veliki meri izdelujejo iz aluminijevih zlitin. Ti deli ne zahtevajo le nizke gostote in velike trdnosti, temveč tudi izjemno sposobnost oblikovanja in odpornost proti koroziji. Te potrebe je mogoče zadovoljiti ter povečati učinkovitost proizvodnje in kakovost delov z uporabo tehnologije 3D-tiskanja iz aluminijeve zlitine.
Poleg tega je tehnologija 3D tiskanja aluminijevih zlitin primerna za izdelavo edinstvenih zlitin z visoko temperaturno odpornostjo, veliko trdnostjo in veliko žilavostjo. Na primer, glavne komponente prožnega mehanizma za namestitev eksperimentalnega modula sončnega krila neba in adapterji več eksperimentalnih omar so bili učinkovito uporabljeni v novem kompozitu z aluminijasto matriko, ki ga je razvil Inštitut za kovine Kitajske akademije znanosti. Te edinstvene zlitine z visoko zmogljivostjo lahko zadovoljijo posebne zahteve visoko zmogljivih materialov v letalskem in vesoljskem sektorju z nizko gostoto in visoko trdnostjo ter z visoko odpornostjo proti obrabi, dobrim dušenjem in odpornostjo proti utrujenosti.
Prednosti zlitin z nizko gostoto in visoko trdnostjo za uporabo v letalih
Uporaba kovin z nizko gostoto in visoko trdnostjo v letalstvu ne samo dvigne kakovost izdelave, temveč ponuja tudi različne prednosti. Prvič, te zlitine lahko dramatično olajšajo letala, povečajo zmogljivost letenja in porabo goriva. Proizvedene komponente so na primer lažje, saj je gostota titanove zlitine in aluminijeve zlitine veliko manjša od gostote običajnih kovinskih materialov, kot je nerjavno jeklo.
Drugič, zlitine visoke trdnosti z nizko gostoto lahko ohranijo enakomerno delovanje v zahtevnih pogojih in pokažejo dobro odpornost proti koroziji in odpornost proti utrujenosti. Za izdelavo komponent, ki delujejo v jedkih okoljih, so titanove zlitine na primer zelo odporne na jedke medije, vključno s kislinami in alkalijami. Zaradi dobre preoblikovalnosti in odpornosti proti koroziji je aluminijeva zlitina primerna za izdelavo komponent zapletenih oblik.
Tehnologije 3D-tiskanja zlitin z nizko gostoto in visoko trdnostjo dodatno povečujejo porabo virov in učinkovitost proizvodnje. Materialni odpadki in izgube med kasnejšo predelavo so bili zmanjšani z natančnim nadzorom porabe materiala z uporabo proizvodne tehnike plast za plastjo. Hkrati lahko tehnologija 3D tiskanja hitro ustvari dele zapletenih oblik, skrajša proizvodne cikle in zniža proizvodne stroške.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printed-prototype-of-lightweight-rocket.html