1. Stanje trenutne uporabe tehnologije 3D tiskanja kovin v letalih
Tehnologija 3D tiskanja kovin se v veliki meri uporablja v letalski industriji za izdelavo pomembnih delov, kot so motorji, zgorevalne komore in turbinske lopatice. Na primer, prvi lokalno izdelani motor s tekočim kisikom in kerozinom z električno črpalko z iglastimi vijaki, ki uporablja tehnologijo 3D-tiskanja, je "Thunder-5" tekoči raketni motor podjetja Deep Blue Aerospace. Prilagoditev obsega potiska je 50 % -110 %; njegov največji vakuumski potisk je 50kN. Poleg tega, da je SpaceX močno znižal proizvodne stroške in čas dostave, je v raketnih motorjih Falcon 9 in SuperDraco široko uporabil 3D-natisnjene dele z veliko trdnostjo, duktilnostjo in odpornostjo na zlome.
2. Zamisel in prednosti tridimenzionalne tehnologije tiskanja z več materiali
Napredna proizvodna metoda, znana kot večmaterialno 3D tiskanje, omogoča sestavljeno tiskanje več materialov. Omogoča integracijo več materialov v eno samo komponento, s čimer proizvaja kompleksne strukturne izdelke, ki zadovoljujejo več namenov in kriterijev učinkovitosti ter so zahtevni s konvencionalnimi tehnikami izdelave. Ta tehnologija ponuja več možnosti za ustvarjanje določenih funkcionalnih komponent z boljšim delovanjem.
Tehnologija 3D tiskanja več materialov se večinoma odraža v naslednjih funkcijah na področju letalstva:
Variabilnost v oblikovanju: tehnika oblikovanja z zlaganjem 3D-tiskanja omogoča oblikovalcem, da sestavijo zapletene geometrijske oblike, s čimer se poveča njihova ustvarjalna prilagodljivost. Oblikovalci lahko dosežejo kombinacije več materialov v istem modelu z uporabo tiskanja iz več materialov, da zadovoljijo različna merila funkcionalnosti in učinkovitosti.
Tehnika 3D tiskanja z več materiali lahko med drugimi kovinskimi in keramičnimi praškastimi materiali sprejme ognjevzdržne kovine in visoko zmogljivo keramiko. To ponuja sredstva za ustvarjanje kovinsko keramičnih kompozitnih konstrukcij z različnimi kemijskimi in fizikalnimi lastnostmi.
Tehnologija 3D-tiskanja z več materiali lahko uporabi prednosti 3D-tiskanja, ki tvorijo strukturo velike kompleksnosti, za ustvarjanje kompozitnih materialov in predmetov s kompleksno strukturo, ki jih ni mogoče izdelati na konvencionalne načine.
Tehnologija 3D-tiskanja z več materiali lahko zagotovi integrirano oblikovanje strukturnih komponent iz dvojnega materiala, s čimer se izogne težavam, ki izhajajo iz večkomponentnega sestavljanja v običajnih postopkih, in tako pomaga izboljšati splošno učinkovitost in zanesljivost struktur iz dvojnega materiala.
3. Primeri uporabe tehnologije 3D-tiskanja z več materiali v letalstvu: Komponente motorja Komponente vesoljskega motorja, vključno z lopaticami turbin, zgorevalnimi komorami itd., so bile učinkovito izdelane s tehnologijami 3D-tiskanja iz kovine. Tiskanje z uporabo več materialov omogoča znatno nižjo težo, hkrati pa zagotavlja zunanjo strukturo in splošno moč, s čimer se optimizira poraba goriva in zmogljivost letala. Z uporabo tehnologije aditiva za usmerjeno nanašanje energije DED je NASA na primer nanesla bimetalne materiale na zadnji del bakrene komore GRCop-42 in ustvarila aksialni spoj iz superzlitin železa in niklja visoke trdnosti za šobo potisne komore rakete, tako da doseganje neprekinjenega hlajenja in reševanje nekaterih konstrukcijskih izzivov in težav z vmesniki pri načrtovanju vijačnih povezav.
Podjetja, kot so Deep Blue Aerospace, SpaceX in Skyroot Aerospace, so učinkovito proizvedla raketne motorje z uporabo tehnologij 3D tiskanja. Med temi je Dhawan-1, Skyroot Aerospace izstrelil prvi raketni motor s 100-odstotno 3D-natisnjenimi vbrizgalniki goriva in ga uspešno preizkusil na svoji nosilni raketi Vikram I. Podjetje je s tehnologijo 3D-tiskanja zmanjšalo kakovost motorja za 50 %, potrebne komponente za njegovo konstrukcijo za polovico in dobavni rok proizvodnje za 80 %.
Postopek PEP (Powder Extrusion), ki ga je razvilo podjetje Sublimation 3D, je ustvarjalna posredna tehnologija 3D tiskanja za kovino/keramiko, ki je ni več mogoče omejiti na proizvodnjo enega samega materiala in v veliki meri izpolnjuje potrebe kompleksnih kompozitnih tiskarskih izdelkov. Ta tehnologija omogoča sestavljeno tiskanje več materialov z uporabo neodvisnega 3D-tiskalnika z dvojno šobo, ki lahko istočasno ali izmenično tiska kovinske in keramične materiale. V hitrem razvoju in proizvodnji kovinsko-keramičnih multimaterialov, kovinsko-keramičnih kompozitnih materialov in njihovih izdelkov v vesoljskem sektorju ima ta tehnologija obsežen potencial uporabe.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html