Flygsektorn utvecklas snabbt under vår snabba tekniskt avancerade period, och tillverkningsnoggrannheten och prestandakriterierna växer hela tiden. När traditionella produktionstekniker ställs inför komplicerade strukturer och högprecisionskrav på flygplanskomponenter har det ibland svårt att uppnå optimala resultat. Införandet av metall 3D-utskriftsteknik har i grunden förändrat flygplanstillverkningen, vilket avsevärt förbättrat tillverkningsprecisionen och drivit kreativ industriutveckling.
Metall 3D-utskrift, ibland kallad metalltillsatstillverkning, är en teknik där tredimensionella saker skapas genom lager för lager stapling av metallpulver eller trådar. Den smälter metallpulver under en fördesignad modellkontur med hjälp av energikällor som lasrar eller elektronstrålar, vilket skapar ett solidt lager av metall. Produktionsplattformen faller sedan ett lager, avsätter färskt metallpulver och fortsätter att upprepa ovannämnda procedur tills det hela är byggt. Denna "från grunden" additiv tillverkningsteknik ökar tillverkningsprecisionen avsevärt, uppnår direkt tillverkning av svåra strukturella komponenter och frigör totalt från restriktionerna för konventionella formar.
Metall 3D-utskriftsteknik kommer initialt till uttryck inom flygindustrin vid tillverkning av motorkomponenter. Flygplansmotorernas prestanda påverkar direkt flygplanets allmänna prestanda eftersom de utgör den grundläggande komponenten i det. Inte bara tidskrävande och arbetskrävande, utan också utmanande för att garantera produktionsnoggrannhet, kräver den konventionella motortillverkningstekniken mycket precisionsbearbetning och monteringsoperationer. Metall 3D-utskriftsteknik har drastiskt förkortat dessa arbetsintensiva processer. Metall 3D-utskriftsteknik kan direkt producera motorkomponenter med komplicerade strukturer, såsom bränslemunstycken, lågtrycksturbinblad, etc., genom exakt smältning och lager för lager stapling av metallpulver. Dessa delar måste motstå ganska höga temperaturer och tryck förutom att de är svåra att designa. Med hjälp av idealisk design och materialval har metall 3D-utskriftsteknik inte bara effektivt uppnått exakt produktion av dessa komponenter utan också avsevärt förbättrat deras styrka och uthållighet. Till exempel, även om de bibehåller stor styrka och viktförhållande, är lågtrycksturbinblad som består av TiAl-legering cirka 50 % lättare än konventionella nickelbaserade högtemperaturlegeringar, vilket minskar vikten av hela lågtrycksturbinen.
Bortsett från motordelar är en annan viktig användning av metall 3D-utskriftsteknik inom flygsektorn lättviktsdesign. Att förbättra flygplanets prestanda beror mest på vikten, så metall 3D-utskriftsteknik uppnår lättviktsdesign med hjälp av strukturell design och val av komponentmaterial. För GE9X-motorn, till exempel, hjälpte 3D-utskriftstekniken till att optimera originalvärmeväxlarens 163-komponenter till en integrerad komponent, vilket sänkte vikten med 40 %, tillverkningskostnaderna med 25 % och förlängde livslängden. Förutom att sänka flygplanets totalvikt, ökar denna lättviktsarkitektur bränsleekonomin och minskar koldioxidutsläppen.
Den stora graden av anpassning och effektivitet hos metall 3D-utskriftsteknik inom flygteknik tillför ännu en viktig fördel. Medan 3D-utskrift av metall kan skriva ut den nödvändiga formen direkt baserat på CAD-modeller utan ytterligare bearbetning, kräver traditionella tillverkningstekniker ett stort antal formar och fixturer för komponenttillverkning. Personalisering är enkel med denna "en-till-en" tillverkningsteknik. Massproduktion och enskilda delar kan snabbt färdigställas till samma kostnad. Dessutom minskar 3D-utskrift av metall drastiskt komponentproduktionscykeln. Även om 3D-utskrift av metall kan vara klar på timmar eller till och med minuter, kan tillverkningen av en komplicerad komponent med konventionella tekniker ta veckor eller till och med månader. Förutom att öka produktionseffektiviteten påskyndar denna effektiva tillverkningsteknik introduktionen av nya produkter, vilket sparar betydande tid för företag.
Noggrannhetsförbättringen av metall 3D-utskriftsteknik i flygplansproduktion är också uppenbar vid tillverkning av komplicerade strukturella komponenter. Vissa flygplanskomponenter har ganska höga krav på komplexitet och precision, vilket det ibland är svårt för konventionella tillverkningstekniker att nå. Direkt skapande av dessa intrikata strukturella komponenter och garanterade högprecisionstillverkningsresultat från metall 3D-utskriftsteknik. För produktion av raketmotorer, till exempel, kan metall 3D-utskriftsteknik generera komponenter med invecklade kylkanaler som är utmanande att få fram i konventionella tillverkningstekniker. Genom att använda metall 3D-utskriftsteknik kan smältningen och uppbyggnaden av varje lager av metallpulver regleras exakt, vilket möjliggör exakt tillverkning av invecklade konstruktioner.
Användningen av metall 3D-utskriftsteknik inom flygindustrin ger dock också vissa svårigheter. Till exempel är kostnaden och investeringen för utrustning för 3D-utskrift av metall ganska höga; ytterligare forskning och lösningar krävs för att hantera problem inklusive termisk stress och kvarvarande stress i processen med metall 3D-utskrift; beredning och lagring av metallpulver kräver strikt kontroll av förhållandena. Ändå, med sina speciella fördelar och möjligheter, blir metall 3D-utskriftsteknik mer och mer betydelsefull inom flygtillverkning.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-piston-in-the-engine.html