Luftfart har gennem årene vist sig at være en af de hurtigst voksende applikationer til 3D-print på verdensplan. Flere varianter, små partier og komplekse strukturer er de unikke produktkarakteristika for rumfart. De presserende behov for letvægts, lavpris og hurtig udvikling er yderst kompatible med egenskaberne ved 3D-print, såsom en høj grad af frihed og hurtig støbning. Nogle flyproducenter kan endda drage fordel af den korte nedetid til at eftermontere deres fly, bygge digitale varebeholdninger for at vedligeholde aldrende fly og bruge avancerede fremstillingsteknikker til at skabe den næste generation af fly. For eksempel er mit lands indenlandsk producerede C919 store fly designet og prøveproduceret ved anvendelse af et stort antal 3D-printteknologier.
Lad os tage et dybere kig på, hvorfor luftfartsindustrien bruger 3D-print, og se, hvordan disse almindelige fordele kan bruges i produktionen af fly:
Integration af dele
Det svageste punkt i en delsamling er, hvor den samles. I tilfælde af fly kan en sådan svaghed blive et kritisk fejlpunkt, hvilket bringer menneskeliv i fare.
Ved at inkorporere flere komponenter af en del i en enkelt 3D-printet build reduceres antallet af samlingspunkter nødvendigvis. De unikke geometrier, der er muliggjort af 3D-print, kan reducere, hvad der normalt ville have snesevis eller hundredvis af dele til blot nogle få - eller en enkelt del. Uden svejsning, nitning eller andre fastgørelsesmidler, der kræves for at holde delene sammen, reduceres ikke blot samlingen, men reducerer også potentielle fejlpunkter.
Jo flere komponenter, der konsolideres, jo større er besparelsen. Hvis nogle dele fastgøres efter montering, kan dette være en mulighed for at integrere designet. Kompleksitet er ofte gratis i additiv fremstilling, og de mest succesrige dele udnytter dette aksiom så meget som muligt. Fordelene ved deleintegration omfatter hovedsageligt følgende:
Reduceret montage: Dette inkluderer reduktion af arbejdskraft, lagerbeholdning, jigs/værktøjer og produktionsfodaftryk dedikeret til det endelige produkt. Monteringsinspektioner reduceres også, hvilket i høj grad reducerer chancen for monteringsfejl.
Færre fejlpunkter: Langsigtede vedligeholdelsesomkostninger reduceres, og lageret af reservedele kan reduceres. Små batchudskiftninger kan foretages hurtigt og omkostningseffektivt, hvis det kræves.
Reducerede driftsomkostninger: Takket være additiv fremstilling forbedrer deleoptimering gennem designfrihed produktets ydeevne, hvilket muliggør forbedringer såsom reduktion af delvægt og bedre termisk ydeevne.
Lletvægtig
For udstyr brugt under flyvning er "gram guld", og hvert kilo vægttab kan spare hundredtusindvis af yuan i omkostninger. Lettere komponenter betyder mindre brændstof, hvilket ikke kun reducerer CO2-fodaftrykket ved at flyve, men også reducerer omkostningerne ved at flyve.
3D-print fortsætter med at innovere på basis af traditionelle fremstillingsmaterialer. I de samme strukturelle dele bruges 3D-printmaterialeformuleringer med bedre ydeevne til at skabe lettere slutdele. Kombineret med letvægtsstrukturer såsom komponentintegration, optimering af 3D-printtopologi og gitterstrukturer er det især gavnligt for flyets letvægtsdesign, hvilket gør det mere funktionelt tæt.
Forbedret designfrihed
Mange mennesker, der arbejder med additiv fremstilling, kan godt lide at hævde, at teknologien giver stor "designfrihed", fordi man for første gang kan opnå komplekse geometrier, som ikke kan fremstilles ved andre fremstillingsprocesser.
Tidligere var komponenter med meget komplekse design vanskelige eller meget dyre at fremstille, eller de kunne slet ikke fremstilles. Ved hjælp af additive fremstillingsprocesser kan meget komplekse to- eller tredimensionelle metaldele fremstilles på en forholdsvis enkel måde, og dette er en levedygtig måde at integrere strukturelle komponenter bestående af massive og mesh-dele.
Designmetoder som topologioptimering og generativt design har effektivt hjulpet 3D-print til at udvikle nye former, der aldrig har været tænkt på før. Disse komplekse gitterdesigns sparer ikke kun vægt ved kun at inkorporere materiale, hvor det er nødvendigt, men er også ofte stærkere end traditionelle designs. Selvom visse begrænsninger stadig eksisterer og kan variere afhængigt af 3D-printteknik og anvendte materialer, er disse begrænsninger på mange måder langt mindre alvorlige end dem, der ses i traditionelle subtraktive fremstillingsprocesser. Nye indvendige og udvendige flydele kan designes til at erstatte aldrende originale dele og mere fleksible designtricks for at tilføje ekstrem funktionalitet.
Hurtig Prototyping Iteration
Navnet på den oprindelige brug af 3D-print er hurtig prototyping. Fra skitseidéer til CAD-design til første prototyper – derefter anden, tredje og så videre – 3D-print accelererer time-to-market for nye produkter. Det tager omkring et halvt år fra design til fremstilling at fremstille turbinevinger med traditionel teknologi, men det tager omkring et halvt år at lave en form. Ved at bruge 3D-printteknologi kan der dog opnås hurtig ekspedition og iteration inden for dage eller uger.
Lille batch produktion
I rumfartsindustrien produceres der relativt få fly målt i den samlede produktion sammenlignet med fremstilling af biler eller elektriske apparater.
Højværdi, lavvolumenproduktion er velegnet til 3D-print. Mens mange traditionelle fremstillingsprocesser kræver dyrt værktøj og støbeforme, der skaber stordriftsfordele til masseproduktion, eliminerer additiv fremstilling behovet for støbeforme. Et eller flere stykker kan laves ad gangen - inklusive forskellige designs på den samme byggeplade - uden yderligere støbnings- eller værktøjsomkostninger.
Bøjningspunktet mellem additiv fremstilling og traditionel fremstilling kræver typisk fremstilling af hundredvis eller tusindvis af dele, indtil traditionelle teknologier bliver mere omkostningseffektive, og selvom dette i sidste ende kan reducere omkostningerne ved hver sprøjtestøbt del til øre, er det ikke før det kryds. punkt, vil 3D-print være mere omkostningseffektivt. Især ved brug af højværdi påføringsmaterialer er det bydende nødvendigt at spare materiale.
Digital beholdning
Når et fly nærmer sig slutningen af dets levetid, kan det ofte reddes ved at udskifte visse dele for at holde det flyvende. Den konventionelle måde, dette gøres på, er gennem brug af fysiske lagre, hvor reservedele opbevares på hylderne, når det er nødvendigt. I de fleste tilfælde fremstilles disse reservedele samtidig med de originale serieproducerede OEM-dele og er forbeholdt udskiftningsbehov af slidte dele. Men hvis det behov aldrig opstår, spilder de ikke kun tiden og omkostningerne ved at producere dem, men år med at de sidder på hylderne. Værre, hvis efterspørgslen kommer, er reservedele udsolgt, især dem, der er ude af produktion for evigt - at mangle selv en lille del kan sætte flyet i jorden.
I stedet for fysisk at placere varer på hylder, gemmer den digitale lagertilgang designfiler, der kan 3D-printes. De dele, der skal udskiftes, kan fremstilles hvor som helst og når som helst ved hjælp af passende 3D-printteknikker, igen uden behov for dyre forme eller værktøj, der skal fremstilles på forhånd. I stedet for at vente på, at OEM'er forsinker, og derved reducerer presset på det fysiske lager, samtidig med at flyvetiden forlænges, så den ikke bliver ude af stand til at flyve på grund af en lille del.
Flyv højere og længere med 3D-print
Produktionen af fly, fra prototyper til reservedele, nyder i stigende grad fordel af brugen af 3D-print i forsyningskæden. Decentraliseret produktion, nye designmuligheder og reduktioner i tid, materialer og omkostninger giver nye måder for fly at fortsætte med at flyve højt.
Den værdiskabende fremstillingsproces erstatter traditionel fremstilling, som kan spare formomkostninger og opnå omkostningsreduktion og effektivitetsforøgelse i mange aspekter. 3D-printmaterialer er det materielle grundlag for udviklingen af 3D-printteknologi, og metaller, keramik og kompositmaterialer er nye spor inden for 3D-print. Ifølge industristatistikker udgivet af Wohlers Associates Inc., i downstream-applikationsindustrien for 3D-printning, udgør bilindustrien, forbrugerelektronik og rumfart den største andel, og metaller, keramik og kompositmaterialer vil blive "tipping point" for 3D print materialer.
På baggrund af "Made in China 2025"-planen er 3D-print blevet hovedlinjen i mit lands promovering af intelligent fremstilling, og rumfart er et af de vigtige anvendelsesområder for additiv fremstilling. På nuværende tidspunkt, inden for rumfartsområdet i ind- og udland, dukker et højt Mach-tal og fly med høj manøvredygtighed op i det uendelige og bliver en af de vigtigste udviklingstendenser for den næste generation af rumfartskøretøjer. Dens designkrav stiller højere krav til design og fremstillingsprocesser. De fleste af komponenterne har karakteristika af stor størrelse, kompleks form og flere strukturer. 3D-printteknologi har store fordele ved integreret fremstilling af store dele, fremstilling af specialformede og komplekse konstruktionsdele og fremstilling af massetilpassede konstruktionsdele.
JR kan give dig design, 3D-printproces, efterbehandling, CNC-behandling og andre one-stop-tjenester. På nuværende tidspunkt har det samarbejdet med mange videnskabelige forskningsinstitutioner, universiteter og virksomheder inden for rumfartsapplikationsområdet og er forpligtet til at levere en samlet løsning til indirekte metal 3D-udskrivning med højtydende, letvægts og fin mikrostruktur.