El sector aeroespacial s'està desenvolupant ràpidament en el nostre ràpid període tecnològicament avançat, i els criteris de precisió i rendiment de fabricació creixen sempre. Quan s'enfronten a estructures complicades i requisits d'alta precisió per als components d'avions, les tècniques de producció tradicionals de vegades tenen dificultats per aconseguir resultats òptims. La introducció de la tecnologia d'impressió 3D de metall ha canviat fonamentalment la fabricació d'avions, millorant considerablement la precisió de fabricació i impulsant el desenvolupament de la indústria creativa.
La impressió 3D de metall, de vegades anomenada fabricació additiva metàl·lica, és una tècnica mitjançant la qual es creen coses tridimensionals mitjançant l'apilament de pols o cables metàl·lics capa per capa. Fon la pols metàl·lica sota un model de contorn predissenyat utilitzant fonts d'energia com làsers o feixos d'electrons, creant així una capa sòlida de metall. Aleshores, la plataforma de producció cau una capa, diposita pols metàl·lica fresca i continua repetint el procediment esmentat fins que es construeix tot. Aquesta tècnica de fabricació additiva "des de zero" augmenta considerablement la precisió de fabricació, aconsegueix la fabricació directa de components estructurals difícils i allibera totalment de les restriccions dels motlles convencionals.
La tecnologia d'impressió 3D de metall troba inicialment expressió a la indústria aeronàutica en la fabricació de components del motor. El rendiment dels motors d'aeronau influeix directament en el rendiment general de l'aeronau ja que en constitueixen el component fonamental. No només requereix temps i mà d'obra, sinó que també és un repte per garantir la precisió de la producció, la tècnica convencional de fabricació de motors requereix moltes operacions de mecanitzat i muntatge de precisió. La tecnologia d'impressió 3D metàl·lica ha escurçat dràsticament aquests processos de treball intensiu. La tecnologia d'impressió 3D metàl·lica pot produir directament components del motor amb estructures complicades, com ara broquets de combustible, pales de turbines de baixa pressió, etc., mitjançant la fusió exacta i l'apilament capa per capa de pols metàl·liques. Aquestes peces han de resistir temperatures i pressions força elevades a més de ser difícils de dissenyar. Mitjançant un disseny ideal i l'elecció del material, la tecnologia d'impressió 3D de metall no només ha aconseguit la producció exacta d'aquests components, sinó que també ha millorat molt la seva força i resistència. Per exemple, tot i que mantenen una gran relació de resistència i pes, les pales de turbina de baixa pressió compostes d'aliatge TiAl són aproximadament un 50% més lleugeres que els aliatges d'alta temperatura basats en níquel convencionals, reduint així el pes de tota la turbina de baixa pressió.
A part de les peces del motor, un altre ús crucial de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica al sector aeroespacial és el disseny lleuger. La millora del rendiment de l'avió depèn principalment del pes, de manera que la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica aconsegueix un disseny lleuger mitjançant el disseny estructural i les opcions de materials dels components. Per al motor GE9X, per exemple, la tecnologia d'impressió 3D va ajudar a optimitzar els components originals de l'intercanviador de calor 163 en un component integrat, per tant, va reduir el pes en un 40%, els costos de fabricació en un 25% i allargant la vida útil. A més de reduir el pes total de l'avió, aquesta arquitectura lleugera augmenta l'economia de combustible i redueix les emissions de carboni.
El gran grau de personalització i eficiència de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica en enginyeria aeroespacial afegeix fins i tot un altre benefici important. Tot i que la impressió 3D metàl·lica pot imprimir directament el formulari necessari basat en models CAD sense més processament, les tècniques de fabricació tradicionals requereixen un gran nombre de motlles i accessoris per a la fabricació de components. La personalització és senzilla amb aquesta tècnica de fabricació "un a un". La producció en massa i les peces individuals es poden acabar ràpidament al mateix cost. A més, la impressió 3D de metall redueix dràsticament el cicle de producció de components. Tot i que la impressió 3D de metall es pot acabar en hores o fins i tot minuts, la fabricació d'un component complicat mitjançant tècniques convencionals pot trigar setmanes o fins i tot mesos. A més d'augmentar l'eficiència de la producció, aquesta tècnica de fabricació eficaç accelera la introducció de nous productes, estalviant així un temps important per a les empreses.
La millora de la precisió de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica en la producció d'avions també és evident en la fabricació de components estructurals complicats. Alguns components de l'aeronau tenen requisits de complexitat i precisió força elevats, que les tècniques de fabricació convencionals de vegades troben difícil d'assolir. La creació directa d'aquests components estructurals complexos i els resultats de fabricació d'alta precisió garantits a partir de tecnologies d'impressió 3D de metall. Per a la producció de motors de coets, per exemple, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica pot generar components amb canals de refrigeració complexos difícils d'obtenir en tècniques de fabricació convencionals. Mitjançant l'ús de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica, la fusió i l'acumulació de cada capa de pols metàl·lica es poden regular amb precisió, per tant permet la fabricació exacta de construccions complexes.
No obstant això, l'ús de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica a la indústria aeroespacial també presenta certes dificultats. Per exemple, el cost i la inversió dels equips d'impressió 3D metàl·lics són força elevats; Es necessiten més investigacions i solucions per gestionar problemes com ara l'estrès tèrmic i l'estrès residual en el procés d'impressió 3D de metall; La preparació i l'emmagatzematge de pols metàl·liques necessiten un estricte control de les condicions. Tot i així, amb els seus avantatges i possibilitats especials, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica és cada cop més important en la fabricació aeroespacial.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-piston-in-the-engine.html