Med letošnjo razstavo TCT Asia 3D Printing Exhibition in Zhuhai Air Show je "množična proizvodnja" postala najnovejši besednjak za opis tehnologije kovinskega 3D tiskanja. "Zagotavljanje več možnosti za množično proizvodnjo letalskih in vesoljskih delov" in "za množično proizvodnjo" nas ne samo sprašuje, ali se kovinsko 3D tiskanje razvija tako hitro in tako zanesljivo?
Razlog za to, da lastnik blagovne znamke daje takšno reklamo, je v tem, da obstajajo zanesljivi primeri, ki podpirajo to retoriko. Najbolj značilen predstavnik je, da je GE Aviation izdelal več kot 100000 glav šob in jih uporabil za najnaprednejše motorje:
GE9X na Boeingu 777X
LEAP-1A na Airbusu A320 NEO
LEAP-1B z letalom Boeing 737MAX
LEAP-1C na kitajskem C919
Združuje 20 delov, izdelanih z varjenjem, v natančno celoto, kar zmanjša težo izdelka za 25 odstotkov v primerjavi s prejšnjo generacijo, izboljša vzdržljivost za 5-krat in poveča stroškovno učinkovitost za 30 odstotkov. Njegova zapletena struktura funkcij zahteva le, da se lahko izdela s postopkom 3D tiskanja. Uspeh tega primera kaže, da je kovinsko 3D tiskanje izvedljivo za množično proizvodnjo.
Čeprav domači primeri množične proizvodnje kovinskega 3D-tiskanja na vesoljskem področju niso bili objavljeni, je namige še vedno mogoče zajeti. V zadnjem primeru uporabe šeste akademije za vesoljsko znanost in tehnologijo je navedeno, da so bile v procesu razvoja in izdelave 85-tonskega motorja na tekoči kisik kerozin z odprtim ciklom "ključne komponente 3D tiskanja več desetkrat preizkušen v dolgoročnih testih. ocenjevanje«. To s strani dokazuje, da je kakovost delov, izdelanih s tehnologijo kovinskega 3D tiskanja, zanesljiva in sprejemljiva za vesoljsko področje. Nato bomo z proizvodnega vidika opisali dejavnike, ki vplivajo na množično proizvodnjo v vesoljskem sektorju.
1. Konsistentnost izdelka, ključni dejavnik za ponovljivo proizvodnjo
Izvedba serijske proizvodnje pomeni, da je vsak del, izdelan s kovinskim 3D-tiskom v eni ali več serijah, popolnoma skladen glede kakovosti dela, zmogljivosti in dimenzijske natančnosti, to pomeni, da je tehnologija dosegla ponovljivo kakovost izdelave. To postavlja stroge zahteve glede opreme za tiskanje in procesnih standardov.
Uglaševanje opreme mora izpolnjevati stroge standarde in biti sposobno doseči ponovljivo kakovost izdelave, tako da so osnovni pogoji za množično proizvodnjo. Toda to je le sistematičen opis, vendar vključuje širok razpon, kot je odstranjevanje dima in regulacija pretoka zraka v oblikovalnem prostoru med postopkom tiskanja, nadzor stabilnosti moči laserja in regulacija energije vsakega dela platformo v sprejemljivem območju, tiskanje, nadzor vsebnosti kisika v komori in naknadno obdelavo, ki je potrebna po končani konstrukciji, itd., število senzorjev, ki jih je treba urediti, lahko doseže na tisoče. GE je izvedel tudi podrobne raziskave, analize in transformacijo pridobljenih laserskih tiskalnikov Concept, da bi zadostil zmogljivosti množične proizvodnje.
2. Dobro usposobljeni inženirji so kritični
Za tehnologijo 3D-tiskanja kovin je gotovo potrebno veliko strokovnega znanja, vendar ne zahteva, da je ena oseba večstranska usposobljenost. Ta tehnologija vključuje veliko tehničnih podrobnosti, kot so načrtovanje za aditivno proizvodnjo, usposobljeno upravljanje in vzdrževanje, razvoj tiskarskega procesa in nadzor kakovosti materiala, naknadna obdelava itd.
Skoraj vsi ti vključeni procesi bodo neposredno vplivali na enotno proizvodno kakovost izdelka. Za dobavitelje, ki so zavezani zagotavljanju storitev za vesoljsko industrijo, so talenti v teh povezavah nepogrešljivi, zlasti tisti, ki so dobro usposobljeni inženirji. Razvoj inženirjev s temi specializiranimi veščinami je drag in dolgotrajen, a potreben.
3. Proizvodni stroški se morajo še naprej zniževati
Treba je poudariti, da tehnologija 3D-tiskanja ne bo široko sprejeta in množično izdelana, razen če bo donosnost naložbe presegla druge razpoložljive proizvodne metode. Za vesoljsko področje se stroški ne zdijo najpomembnejši, vendar stroški še vedno vplivajo na to, ali je mogoče doseči množično proizvodnjo.
Velika težava je visoka cena samega stroja. Vendar so se po desetih letih kopičenja tehnologije in iteracij raziskav in razvoja stroški opreme 3D-tiskalnikov znatno znižali v primerjavi z zgodnjimi dnevi. Prav tako obstaja stalen trend materialnih stroškov. Ne glede na perspektivo zrele tehnologije ali z vidika konkurence bo nenehno zniževanje proizvodnih stroškov neizogibno.
4. Vse več bo samodejnih prilagoditev in proizvodnje
Zmanjšanje človeških napak je zelo pomembno za proizvodnjo kovinskih dodatkov. Na primer, pri prilagajanju parametrov velikosti točke in večlaserskega prekrivanja je lahko presoja inženirjev drugačna. Zato so nekateri proizvajalci opreme, kot je Farsoon Hi-Tech, neodvisno razvili "Večlaserski inteligentni kalibracijski sistem", ki v največji meri rešuje izziv doslednosti večlaserskega prekrivanja, zaradi česar sta kakovost in zmogljivost tiskanja bolj enotna.
Druge napake, ki jih povzroči človek, vključujejo izravnavo gradbenih podlag, prašno čiščenje notranjih delov cevovodov ter odstranitev podpore in naknadno obdelavo. Trenutna programska in strojna oprema delata te procese pametnejše. Čeprav je trenutna stopnja avtomatizacije še vedno omejena, lahko vidimo, da bo to trend.
Povzemite
Prednosti uporabe tehnologije izdelave kovinskih dodatkov na vesoljskem področju vključujejo osvobojeno zasnovo, visoko porabo materiala, nizke stroške izdelave in hitro izdelavo. Po zgodnjih dvomih se je začela hitro razvijati.
Kovinski 3D-tiskanje ni samo "lahko natisnjen", zmogljivost mora izpolnjevati zahteve glede namestitve, množična proizvodnja mora biti stabilna, učinkovita in dosledna, stroški se morajo še naprej zniževati in inovativna sposobnost oblikovanja in izboljšave in nadgradnje postopkov se mora še naprej izboljševati. Le tako lahko postane nepogrešljiv del dobavne verige proizvodnje in ta nekoč »nemainstream« proces preživi tudi v mrzli zimi.