Tijekom godina dokazano je da je zrakoplovstvo jedna od najbrže rastućih aplikacija za 3D ispis u svijetu. Više varijanti, male serije i složene strukture jedinstvene su karakteristike proizvoda zrakoplovstva. Hitne potrebe za laganim, jeftinim i brzim razvojem vrlo su kompatibilne s karakteristikama 3D ispisa, poput visokog stupnja slobode i brzog oblikovanja. Neki proizvođači zrakoplova mogu čak iskoristiti kratko vrijeme zastoja kako bi naknadno opremili svoje zrakoplove, napravili digitalne inventare za održavanje zastarjelih zrakoplova i upotrijebili napredne tehnike proizvodnje za stvaranje sljedeće generacije zrakoplova. Na primjer, veliki zrakoplov C919 domaće proizvodnje u mojoj zemlji dizajniran je i probno proizveden primjenom velikog broja tehnologija 3D ispisa.
Pogledajmo dublje zašto zrakoplovna industrija koristi 3D ispis i vidimo kako se ove zajedničke prednosti mogu koristiti u proizvodnji zrakoplova:
Integracija dijelova
Najslabija točka u sklopu dijela je mjesto gdje je sastavljen. U slučaju zrakoplova, takva slabost mogla bi postati kritična točka kvara, ugrožavajući ljudski život.
Uključivanjem više komponenti dijela u jednu 3D tiskanu konstrukciju, nužno se smanjuje broj točaka sastavljanja. Jedinstvene geometrije koje omogućuje 3D ispis mogu svesti ono što bi inače imalo desetke ili stotine dijelova na samo nekoliko — ili jedan jedini dio. Bez zavarivanja, zakivanja ili drugih spojnih elemenata potrebnih za držanje dijelova zajedno, ne samo da je smanjena montaža, već se smanjuju i potencijalne točke kvara.
Što se više komponenti konsolidira, to su veće uštede. Ako su neki dijelovi fiksirani nakon sastavljanja, to može biti prilika za integraciju dizajna. Složenost je često besplatna u aditivnoj proizvodnji, a najuspješniji dijelovi iskorištavaju ovaj aksiom što je više moguće. Prednosti integracije dijelova uglavnom uključuju sljedeće:
Smanjena montaža: Ovo uključuje smanjenje rada, inventara, šablona/alata i proizvodnog otiska posvećenog konačnom proizvodu. Pregledi montaže također su smanjeni, što uvelike smanjuje mogućnost pogrešaka pri montaži.
Manje točaka kvara: dugoročni troškovi održavanja su smanjeni, a zalihe zamjenskih dijelova mogu se smanjiti. Zamjene malih serija mogu se izvršiti brzo i isplativo ako je potrebno.
Smanjeni operativni troškovi: Zahvaljujući aditivnoj proizvodnji, optimizacija dijelova kroz slobodu dizajna poboljšava performanse proizvoda, omogućujući poboljšanja kao što su smanjenje težine dijelova i bolje toplinske performanse.
Lprava težina
Za opremu koja se koristi u letu, "grami su zlato", a svaki kilogram gubitka težine može uštedjeti stotine tisuća juana na troškovima. Lakše komponente znače manje goriva, što ne samo da smanjuje ugljični otisak letenja, već i troškove letenja.
3D ispis nastavlja s inovacijama na temelju tradicionalnih proizvodnih materijala. U istim strukturnim dijelovima koriste se formulacije materijala za 3D ispis s boljim performansama za izradu lakših završnih dijelova. U kombinaciji s laganim strukturama kao što su integracija komponenti, optimizacija topologije 3D ispisa i rešetkaste strukture, posebno je koristan za lagani dizajn zrakoplova, čineći ga funkcionalnije gušćim.
Poboljšana sloboda dizajna
Mnogi ljudi koji rade u aditivnoj proizvodnji vole tvrditi da tehnologija nudi veliku "slobodu dizajna" jer se po prvi put mogu postići složene geometrije koje se ne mogu proizvesti drugim proizvodnim procesima.
U prošlosti su komponente vrlo složenog dizajna bile teške ili vrlo skupe za proizvodnju, ili se uopće nisu mogle proizvesti. Korištenjem aditivnih proizvodnih procesa, vrlo složeni dvo- ili trodimenzionalni metalni dijelovi mogu se proizvesti na relativno jednostavan način, a to je održiv način za integralno oblikovanje strukturnih komponenti koje se sastoje od čvrstih i mrežastih dijelova.
Metode dizajna kao što su optimizacija topologije i generativni dizajn učinkovito su pomogle 3D ispisu u razvoju novih oblika o kojima nikad prije nije razmišljalo. Ovi složeni rešetkasti dizajni ne samo da štede na težini ugrađivanjem materijala samo tamo gdje je potrebno, nego su također često jači od tradicionalnih dizajna. Iako određena ograničenja i dalje postoje i mogu varirati ovisno o tehnici 3D ispisa i korištenim materijalima, ta su ograničenja na mnogo načina daleko manje stroga od onih koja se vide u tradicionalnim suptraktivnim proizvodnim procesima. Novi unutarnji i vanjski dijelovi zrakoplova mogu se dizajnirati da zamijene zastarjele originalne dijelove, a fleksibilniji dizajnerski trikovi mogu dodati ekstremnu funkcionalnost.
Iteracija brze izrade prototipova
Naziv izvorne upotrebe 3D ispisa je brza izrada prototipova. Od ideja za skice do CAD dizajna do prvih prototipova—zatim drugog, trećeg i tako dalje—3D ispis ubrzava vrijeme izlaska novih proizvoda na tržište. Potrebno je oko pola godine od dizajna do proizvodnje za proizvodnju turbinskih lopatica tradicionalnom tehnologijom, ali oko pola godine potrebno je za izradu kalupa. Međutim, upotrebom tehnologije 3D ispisa može se postići brzi preokret i ponavljanje unutar nekoliko dana ili tjedana.
Maloserijska proizvodnja
U zrakoplovnoj industriji proizvodi se relativno malo zrakoplova u smislu ukupne proizvodnje u usporedbi s proizvodnjom automobila ili električnih uređaja.
Proizvodnja male količine visoke vrijednosti vrlo je prikladna za 3D ispis. Dok mnogi tradicionalni proizvodni procesi zahtijevaju izradu skupih alata i kalupa, stvarajući ekonomiju razmjera za masovnu proizvodnju, aditivna proizvodnja eliminira potrebu za kalupima. Jedan ili više komada može se izraditi odjednom—uključujući različite dizajne na istoj ploči za izradu—bez dodatnih troškova oblikovanja ili alata.
Prijelomna točka između aditivne proizvodnje i tradicionalne proizvodnje obično zahtijeva proizvodnju stotina ili tisuća dijelova sve dok tradicionalne tehnologije ne postanu isplativije, i dok to u konačnici može smanjiti trošak svakog dijela lijevanog injekcijskim prešanjem na sitne pare, to nije do tog raskrižja točka, 3D ispis će biti isplativiji. Posebice kada se koriste visokovrijedni materijali za primjenu, ušteda materijala je imperativ.
Digitalni inventar
Kada se zrakoplov približi kraju svog vijeka trajanja, često ga se može spasiti zamjenom određenih dijelova kako bi nastavio letjeti. Konvencionalan način na koji se to postiže je korištenje fizičkih skladišta u kojima se rezervni dijelovi po potrebi skladište na policama. U većini slučajeva ti se rezervni dijelovi proizvode u isto vrijeme kad i originalni serijski proizvedeni OEM dijelovi i rezervirani su za potrebe zamjene istrošenih dijelova. Ali ako se takva potreba nikada ne pojavi, gube ne samo vrijeme i troškove njihove proizvodnje, već i godine dok stoje na policama. Što je još gore, ako dođe do potražnje, rezervnih dijelova nema na zalihama, posebno onih koji su zauvijek izvan proizvodnje - nedostatak čak i malog dijela mogao bi prizemljiti avion.
Umjesto fizičkog postavljanja artikala na police, pristup digitalnom popisu pohranjuje datoteke dizajna koje se mogu 3D ispisati. Oni dijelovi koje je potrebno zamijeniti mogu se proizvesti bilo gdje i bilo kada koristeći odgovarajuće tehnike 3D ispisa, opet bez potrebe za skupim kalupima ili alatima koji se trebaju prethodno proizvesti. Umjesto da čekate da proizvođači originalne opreme odgode, čime se smanjuje pritisak na fizički inventar, a istovremeno se produljuje životni vijek, tako da neće biti u stanju letjeti zbog malog dijela.
Letite više i dalje uz 3D ispis
Proizvodnja zrakoplova, od prototipova do rezervnih dijelova, sve više ima koristi od upotrebe 3D printanja u opskrbnom lancu. Decentralizirana proizvodnja, nove mogućnosti dizajna i smanjenje vremena, materijala i troškova omogućuju zrakoplovima nove načine da nastave visoko letjeti.
Proces proizvodnje s dodanom vrijednošću zamjenjuje tradicionalnu proizvodnju, što može uštedjeti troškove kalupa i postići smanjenje troškova i povećanje učinkovitosti u mnogim aspektima. Materijali za 3D ispis materijalna su osnova za razvoj tehnologije 3D ispisa, a metali, keramika i kompozitni materijali novi su tragovi u polju 3D ispisa. Prema industrijskim statistikama koje je objavio Wohlers Associates Inc, u nizvodnim industrijama primjene 3D ispisa, automobilska industrija, potrošačka elektronika i zrakoplovstvo čine najveći udio, a metali, keramika i kompozitni materijali postat će "točka preokreta" Materijali za 3D ispis.
Pod pozadinom plana "Made in China 2025", 3D ispis je postao glavna linija promicanja inteligentne proizvodnje u mojoj zemlji, a zrakoplovstvo je jedno od važnih područja primjene aditivne proizvodnje. Trenutno, u području zrakoplovstva u zemlji i inozemstvu, zrakoplovi s visokim Machovim brojem i visokom upravljivošću neprestano se pojavljuju i postaju jedan od glavnih razvojnih trendova sljedeće generacije zrakoplovnih vozila. Njegovi zahtjevi za dizajn postavljaju veće zahtjeve za procese dizajna i proizvodnje. Većina komponenti ima karakteristike velike veličine, složenog oblika i višestruke strukture. Tehnologija 3D ispisa ima velike prednosti u integriranoj proizvodnji dijelova velikih dimenzija, proizvodnji posebnih oblika i složenih strukturnih dijelova te proizvodnji masovno prilagođenih strukturnih dijelova.
JR vam može pružiti dizajn, proces 3D ispisa, naknadnu obradu, CNC obradu i druge usluge na jednom mjestu. Trenutno je surađivao s mnogim znanstveno-istraživačkim institucijama, sveučilištima i poduzećima u području primjene u zrakoplovstvu, te je predan pružanju cjelokupnog rješenja za metalni neizravni 3D ispis s visokim performansama, laganom i finom mikrostrukturom.