Z leti se je izkazalo, da je letalstvo ena najhitreje rastočih aplikacij za 3D-tiskanje po vsem svetu. Številne sorte, majhne serije in kompleksne strukture so edinstvene značilnosti vesoljskih izdelkov. Nujne potrebe po lahkem, poceni in hitrem razvoju so zelo združljive z značilnostmi 3D tiskanja, kot sta visoka stopnja svobode in hitro oblikovanje. Nekateri proizvajalci letal lahko celo izkoristijo kratko zaustavitev za naknadno opremljanje svojih letal, izdelavo digitalnih inventarjev za vzdrževanje starajočih se letal in uporabo naprednih proizvodnih tehnik za ustvarjanje naslednje generacije letal. Na primer, veliko letalo C919 domače proizvodnje v moji državi je zasnovano in poskusno izdelano z uporabo velikega števila tehnologij 3D-tiskanja.
Oglejmo si podrobneje, zakaj letalska industrija uporablja 3D-tiskanje, in poglejmo, kako je mogoče te skupne prednosti uporabiti pri proizvodnji letal:
Integracija delov
Najšibkejša točka v sestavu dela je tam, kjer je sestavljen. V primeru letal bi takšna slabost lahko postala kritična točka okvare, ki bi ogrozila človeško življenje.
Z vključitvijo več komponent dela v eno samo 3D-natisnjeno zgradbo se število montažnih točk nujno zmanjša. Edinstvene geometrije, ki jih omogoča 3D-tiskanje, lahko zmanjšajo tisto, kar bi običajno imelo na desetine ali stotine delov, na le nekaj - ali en sam del. Brez varjenja, kovičenja ali drugih pritrdilnih elementov, potrebnih za držanje delov skupaj, ni le zmanjšano sestavljanje, temveč tudi zmanjšana možna mesta okvare.
Več komponent je konsolidiranih, večji so prihranki. Če so nekateri deli pritrjeni po montaži, je to morda priložnost za integracijo dizajna. Kompleksnost je pri aditivni proizvodnji pogosto brezplačna in najuspešnejši deli ta aksiom izkoriščajo v največji možni meri. Prednosti integracije delov vključujejo predvsem naslednje:
Zmanjšana montaža: To vključuje zmanjšanje dela, inventarja, vstavkov/orodij in proizvodnega odtisa, namenjenega končnemu izdelku. Prav tako so zmanjšani pregledi montaže, kar močno zmanjša možnost napak pri montaži.
Manj točk okvare: dolgoročni stroški vzdrževanja so zmanjšani in zaloga nadomestnih delov se lahko zmanjša. Če je potrebno, lahko zamenjave majhnih serij izvedete hitro in stroškovno učinkovito.
Zmanjšani obratovalni stroški: zahvaljujoč aditivni proizvodnji optimizacija delov prek svobode oblikovanja izboljša zmogljivost izdelka, kar omogoča izboljšave, kot je zmanjšanje teže delov in boljša toplotna učinkovitost.
Ltežka
Za opremo, ki se uporablja med letenjem, so "grami zlato" in vsak kilogram izgube teže lahko prihrani na stotine tisoč juanov stroškov. Lažje komponente pomenijo manj goriva, kar ne le zmanjša ogljični odtis letenja, ampak tudi zniža stroške letenja.
3D-tiskanje še naprej uvaja inovacije na podlagi tradicionalnih proizvodnih materialov. V istih konstrukcijskih delih se za ustvarjanje lažjih končnih delov uporabljajo formulacije materialov za 3D-tiskanje z boljšo zmogljivostjo. V kombinaciji z lahkimi strukturami, kot je integracija komponent, optimizacija topologije 3D-tiskanja in mrežne strukture, je še posebej koristen za lahko konstrukcijo letal, zaradi česar je bolj funkcionalno gosta.
Izboljšana svoboda oblikovanja
Mnogi ljudje, ki delajo v aditivni proizvodnji, radi trdijo, da tehnologija ponuja veliko "svobodo oblikovanja", saj je prvič mogoče doseči zapletene geometrije, ki jih ni mogoče izdelati z drugimi proizvodnimi postopki.
V preteklosti je bilo komponente z zelo zapleteno zasnovo težko ali zelo drago izdelati ali pa jih sploh ni bilo mogoče izdelati. Z uporabo aditivnih proizvodnih procesov je mogoče na razmeroma preprost način izdelati zelo zapletene dvo- ali tridimenzionalne kovinske dele, kar je izvedljiv način za integralno oblikovanje strukturnih komponent, sestavljenih iz trdnih in mrežastih delov.
Metode oblikovanja, kot sta optimizacija topologije in generativno oblikovanje, so učinkovito pomagale 3D-tiskanju pri razvoju novih oblik, o katerih prej še nikoli nismo razmišljali. Te zapletene rešetkaste zasnove ne le prihranijo težo z vgradnjo materiala samo tam, kjer je to potrebno, ampak so tudi pogosto močnejše od tradicionalnih zasnov. Čeprav nekatere omejitve še vedno obstajajo in se lahko razlikujejo glede na tehniko 3D-tiskanja in uporabljene materiale, so te omejitve v mnogih pogledih veliko manj stroge od tistih, ki jih opazimo pri tradicionalnih subtraktivnih proizvodnih procesih. Nove notranje in zunanje dele letala je mogoče oblikovati tako, da nadomestijo starajoče se originalne dele, z bolj prilagodljivimi oblikovalskimi triki pa dodajo izjemno funkcionalnost.
Ponavljanje hitre izdelave prototipov
Ime prvotne uporabe 3D tiskanja je hitra izdelava prototipov. Od idej za skice do načrtov CAD do prvih prototipov – nato drugega, tretjega in tako naprej – 3D-tiskanje pospeši čas za trženje novih izdelkov. Od zasnove do izdelave za izdelavo turbinskih lopatic s tradicionalno tehnologijo traja približno pol leta, izdelava kalupa pa traja približno pol leta. Vendar lahko z uporabo tehnologije 3D tiskanja dosežete hiter preobrat in ponovitev v nekaj dneh ali tednih.
Maloserijska proizvodnja
V letalski in vesoljski industriji se glede na celotno proizvodnjo proizvede razmeroma malo letal v primerjavi s proizvodnjo avtomobilov ali električnih naprav.
Majhna proizvodnja visoke vrednosti je zelo primerna za 3D-tiskanje. Medtem ko mnogi tradicionalni proizvodni procesi zahtevajo izdelavo dragih orodij in kalupov, kar ustvarja ekonomijo obsega za množično proizvodnjo, aditivna proizvodnja odpravlja potrebo po kalupih. Naenkrat je mogoče izdelati enega ali več kosov – vključno z različnimi oblikami na isti gradbeni plošči – brez dodatnih stroškov oblikovanja ali orodja.
Prelomna točka med aditivno proizvodnjo in tradicionalno proizvodnjo običajno zahteva izdelavo več sto ali tisoč delov, dokler tradicionalne tehnologije ne postanejo stroškovno učinkovitejše, in čeprav lahko to na koncu zniža stroške vsakega brizganega dela na peni, ni do tega križišča bo 3D tiskanje stroškovno učinkovitejše. Zlasti pri uporabi materialov visoke vrednosti je varčevanje z materialom nujno.
Digitalni inventar
Ko se letalo bliža koncu svoje uporabne življenjske dobe, ga je pogosto mogoče rešiti z zamenjavo določenih delov, da lahko še naprej leti. Konvencionalen način za to je uporaba fizičnih skladišč, kjer so rezervni deli založeni na policah, ko so potrebni. V večini primerov so ti rezervni deli izdelani hkrati z originalnimi serijsko proizvedenimi deli OEM in so rezervirani za potrebe zamenjave obrabljenih delov. Toda če se ta potreba nikoli ne pojavi, ne zapravljajo le časa in stroškov za njihovo proizvodnjo, ampak tudi leta, ko sedijo na policah. Še huje, če pride do povpraševanja, rezervnih delov ni na zalogi, zlasti tistih, ki so večno iz proizvodnje – manjkajoči celo majhen del bi lahko uničil letalo.
Namesto fizičnega postavljanja predmetov na police pristop digitalnega inventarja shranjuje oblikovalske datoteke, ki jih je mogoče 3D natisniti. Tiste dele, ki jih je treba zamenjati, je mogoče izdelati kjerkoli in kadar koli z uporabo ustreznih tehnik 3D-tiskanja, spet brez potrebe po predhodni izdelavi dragih kalupov ali orodja. Namesto da bi čakali, da proizvajalci originalne opreme odlašajo, s čimer se zmanjša pritisk na fizični inventar, hkrati pa se podaljša življenjska doba leta, tako da ne bo mogel leteti zaradi majhnega dela.
Poletite višje in dlje s 3D tiskanjem
Proizvodnja letal, od prototipov do rezervnih delov, ima vedno več koristi od uporabe 3D tiskanja v dobavni verigi. Decentralizirana proizvodnja, nove možnosti oblikovanja ter zmanjšanje časa, materialov in stroškov zagotavljajo nove načine, da lahko letala še naprej visoko letijo.
Proizvodni proces z dodano vrednostjo nadomešča tradicionalno proizvodnjo, ki lahko prihrani stroške plesni ter doseže zmanjšanje stroškov in povečanje učinkovitosti v mnogih pogledih. Materiali za 3D-tiskanje so materialna osnova za razvoj tehnologije 3D-tiskanja, kovine, keramika in kompozitni materiali pa so nastajajoče tirnice na področju 3D-tiskanja. Po statističnih podatkih industrije, ki jih je objavila družba Wohlers Associates Inc, v panogah nadaljnjih aplikacij 3D-tiskanja avtomobilska industrija, zabavna elektronika in vesoljska industrija predstavljajo največji delež, kovine, keramika in kompozitni materiali pa bodo postali "prelomna točka" Materiali za 3D tiskanje.
V ozadju načrta "Made in China 2025" je 3D-tiskanje postalo glavna smer promocije inteligentne proizvodnje v moji državi, letalstvo pa je eno od pomembnih področij uporabe aditivne proizvodnje. Trenutno se na področju letalstva doma in v tujini neskončno pojavljajo letala z visokim Machovim številom in visoko manevrsko sposobnostjo, ki postajajo eden glavnih razvojnih trendov naslednje generacije vesoljskih vozil. Njegove konstrukcijske zahteve postavljajo višje zahteve za načrtovanje in proizvodne procese. Večina komponent ima značilnosti velike velikosti, kompleksne oblike in več struktur. Tehnologija 3D tiskanja ima velike prednosti pri integrirani izdelavi velikih delov, izdelavi posebnih oblik in kompleksnih strukturnih delov ter izdelavi strukturnih delov po meri.
JR vam lahko zagotovi oblikovanje, postopek 3D tiskanja, naknadno obdelavo, CNC obdelavo in druge storitve na enem mestu. Trenutno je sodeloval s številnimi znanstveno-raziskovalnimi ustanovami, univerzami in podjetji na področju uporabe v vesolju in je zavezan zagotavljanju celovite rešitve za kovinsko posredno 3D-tiskanje z visoko zmogljivo, lahko in fino mikrostrukturo.