Under åren har flygindustrin visat sig vara en av de snabbast växande tillämpningarna för 3D-utskrift i världen. Flera varianter, små partier och komplexa strukturer är flygindustrins unika produktegenskaper. De akuta behoven av lätt, låg kostnad och snabb utveckling är mycket kompatibla med egenskaperna hos 3D-utskrift, såsom en hög grad av frihet och snabb formning. Vissa flygplanstillverkare kan till och med dra nytta av den korta stilleståndstiden för att bygga om sina flygplan, bygga digitala lager för att upprätthålla åldrande flygplan och använda avancerade tillverkningstekniker för att skapa nästa generations flygplan. Till exempel är mitt lands inhemskt producerade stora flygplan C919 designade och provproducerade genom tillämpning av ett stort antal 3D-utskriftstekniker.
Låt oss ta en djupare titt på varför flygindustrin använder 3D-utskrift och se hur dessa vanliga fördelar kan användas vid tillverkning av flygplan:
Integrering av delar
Den svagaste punkten i en delmontering är var den monteras. När det gäller flygplan kan en sådan svaghet bli en kritisk punkt för misslyckande, vilket äventyrar människoliv.
Genom att integrera flera komponenter i en del i en enda 3D-printad konstruktion, minskas nödvändigtvis antalet monteringspunkter. De unika geometrierna som möjliggörs av 3D-utskrift kan reducera vad som normalt skulle ha dussintals eller hundratals delar till bara ett fåtal - eller en enda del. Utan svetsning, nitning eller andra fästelement som krävs för att hålla ihop delar minskas inte bara monteringen utan minskar också potentiella felpunkter.
Ju fler komponenter som konsolideras, desto större besparingar. Om vissa delar fixeras efter montering kan detta vara en möjlighet att integrera designen. Komplexiteten är ofta gratis vid additiv tillverkning, och de mest framgångsrika delarna utnyttjar detta axiom så mycket som möjligt. Fördelarna med integrering av delar inkluderar huvudsakligen följande:
Minskad montering: Detta inkluderar minskning av arbetskraft, lager, jiggar/verktyg och tillverkningsfotavtryck dedikerat till slutprodukten. Monteringsinspektionerna minskar också, vilket kraftigt minskar risken för monteringsfel.
Färre felpunkter: Långsiktiga underhållskostnader minskar och lagret av reservdelar kan minskas. Små batchbyten kan göras snabbt och kostnadseffektivt vid behov.
Minskade driftskostnader: Tack vare additiv tillverkning förbättrar deloptimering genom designfrihet produktens prestanda, vilket möjliggör förbättringar såsom viktminskning och bättre termisk prestanda.
Llättviktig
För utrustning som används under flygning är "gram guld", och varje kilo viktminskning kan spara hundratusentals yuan i kostnader. Lättare komponenter betyder mindre bränsle, vilket inte bara minskar flygets koldioxidavtryck utan också minskar kostnaden för att flyga.
3D-utskrift fortsätter att förnya sig på basis av traditionella tillverkningsmaterial. I samma strukturella delar används 3D-utskriftsmaterialformuleringar med bättre prestanda för att skapa lättare slutdelar. I kombination med lätta strukturer som komponentintegrering, optimering av 3D-utskriftstopologi och gitterstrukturer är det särskilt fördelaktigt för flygplans lättviktsdesign, vilket gör det mer funktionellt tätt.
Förbättrad designfrihet
Många som arbetar med additiv tillverkning hävdar gärna att tekniken erbjuder stor "designfrihet" eftersom för första gången kan komplexa geometrier som inte kan produceras av andra tillverkningsprocesser uppnås.
Tidigare var komponenter med mycket komplexa konstruktioner svåra eller mycket dyra att tillverka, eller kunde inte tillverkas alls. Med hjälp av additiva tillverkningsprocesser kan mycket komplexa två- eller tredimensionella metalldelar tillverkas på ett relativt enkelt sätt, och detta är ett gångbart sätt att integrera strukturella komponenter bestående av solida och nätdelar.
Designmetoder som topologioptimering och generativ design har effektivt hjälpt 3D-utskrift att utveckla nya former som man aldrig har tänkt på tidigare. Dessa komplexa gallerkonstruktioner sparar inte bara vikt genom att bara inkludera material där det behövs, utan är också ofta starkare än traditionella mönster. Även om vissa begränsningar fortfarande finns och kan variera beroende på 3D-utskriftsteknik och material som används, är dessa begränsningar på många sätt mycket mindre allvarliga än de som ses i traditionella subtraktiva tillverkningsprocesser. Nya interiöra och exteriöra flygplansdelar kan designas för att ersätta åldrande originaldelar, och mer flexibla designknep för att lägga till extrem funktionalitet.
Snabb prototyping iteration
Namnet på den ursprungliga användningen av 3D-utskrift är rapid prototyping. Från skissidéer till CAD-designer till första prototyper – sedan andra, tredje och så vidare – 3D-utskrift påskyndar tiden till marknaden för nya produkter. Det tar ungefär ett halvår från design till tillverkning för att tillverka turbinblad med traditionell teknik, men det tar ungefär ett halvår att tillverka en form. Användning av 3D-utskriftsteknik kan dock uppnå snabb vändning och iteration inom dagar eller veckor.
Liten satsproduktion
Inom flygindustrin tillverkas relativt få flygplan i termer av total produktion jämfört med tillverkning av bilar eller elektriska apparater.
Högvärdig produktion i låg volym är väl lämpad för 3D-utskrift. Medan många traditionella tillverkningsprocesser kräver dyra verktyg och formar som ska tillverkas, vilket skapar stordriftsfördelar för massproduktion, eliminerar additiv tillverkning behovet av formar. En eller flera delar kan tillverkas åt gången – inklusive olika konstruktioner på samma byggplatta – utan extra gjutnings- eller verktygskostnader.
Böjningspunkten mellan additiv tillverkning och traditionell tillverkning kräver vanligtvis tillverkning av hundratals eller tusentals delar tills traditionell teknik blir mer kostnadseffektiv, och även om detta i slutändan kan minska kostnaden för varje formsprutad del till ören, är det inte förrän den skärningspunkten punkt, kommer 3D-utskrift att vara mer kostnadseffektivt. Speciellt när du använder högvärdiga appliceringsmaterial är det absolut nödvändigt att spara material.
Digital inventering
När ett flygplan närmar sig slutet av sin livslängd kan det ofta räddas genom att byta ut vissa delar för att hålla det flygande. Det konventionella sättet detta görs är genom användning av fysiska lager där reservdelar lagras på hyllor vid behov. I de flesta fall tillverkas dessa reservdelar samtidigt som de originalserietillverkade OEM-delarna och är reserverade för utbytesbehov av slitna delar. Men om det behovet aldrig uppstår, slösar de inte bara bort tiden och kostnaderna för att producera dem, utan även många år på att de sitter på hyllorna. Än värre, om efterfrågan kommer, är reservdelar slut i lager, särskilt de som är ur produktion för alltid - att missa ens en liten del kan jorda planet.
Istället för att fysiskt placera föremål på hyllor, lagrar den digitala inventeringsmetoden designfiler som kan 3D-utskrivas. De delar som behöver bytas ut kan tillverkas var som helst och när som helst med hjälp av lämplig 3D-utskriftsteknik, återigen utan att dyra formar eller verktyg behöver tillverkas i förväg. Istället för att vänta på att OEM-tillverkare ska försena, och därigenom minska trycket på det fysiska lagret, samtidigt som flygtiden förlängs, så att den inte kommer att vara oförmögen att flyga på grund av en liten del.
Flyg högre och längre med 3D-utskrift
Produktionen av flygplan, från prototyper till reservdelar, gynnas alltmer av användningen av 3D-utskrift i försörjningskedjan. Decentraliserad produktion, nya designmöjligheter och minskningar av tid, material och kostnader ger nya sätt för flygplan att fortsätta flyga högt.
Den mervärdestillverkningsprocessen ersätter traditionell tillverkning, vilket kan spara formkostnader och uppnå kostnadsreduktion och effektivitetsökning i många aspekter. 3D-utskriftsmaterial är den materiella basen för utvecklingen av 3D-utskriftsteknik, och metaller, keramik och kompositmaterial är på frammarsch inom 3D-utskriftsområdet. Enligt industristatistik som släppts av Wohlers Associates Inc, i nedströmsapplikationsindustrin för 3D-utskrift, står bilindustrin, konsumentelektronik och flygindustrin för den största andelen, och metaller, keramik och kompositmaterial kommer att bli "vändpunkten" för 3D-utskriftsmaterial.
Under bakgrunden av "Made in China 2025"-planen har 3D-utskrift blivit huvudlinjen i mitt lands främjande av intelligent tillverkning, och flyg är ett av de viktiga användningsområdena för additiv tillverkning. För närvarande, inom flyg- och rymdområdet hemma och utomlands, dyker högt Mach-nummer och flygplan med hög manövrerbarhet upp i oändlighet och blir en av de viktigaste utvecklingstrenderna för nästa generation av flygfordon. Dess designkrav ställer högre krav på design och tillverkningsprocesser. De flesta av komponenterna har egenskaperna stor storlek, komplex form och flera strukturer. 3D-utskriftsteknik har stora fördelar vid integrerad tillverkning av stora delar, tillverkning av specialformade och komplexa konstruktionsdelar och tillverkning av massanpassade konstruktionsdelar.
JR kan förse dig med design, 3D-utskriftsprocess, efterbearbetning, CNC-bearbetning och andra one-stop-tjänster. För närvarande har det samarbetat med många vetenskapliga forskningsinstitutioner, universitet och företag inom flyg- och rymdapplikationsområdet och har åtagit sig att tillhandahålla en övergripande lösning för metallindirekt 3D-utskrift med högpresterande, lätt och fin mikrostruktur.