1. Aplicacions d'impressió 3D d'equips aeroespacials metàl·lics
A la indústria aeronàutica, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica serveix principalment a la fabricació de components estructurals complexos. Aquests elements estructurals, que van des de components de motor de coets fins a components estructurals d'ala d'avió, pales de motor i components del tren d'aterratge, solen tenir formes lleugeres, d'alta resistència i sofisticades. L'emmotllament integrat d'estructures complicades, el rendiment i la fiabilitat millorats del producte i els cicles de fabricació molt reduïts i l'estalvi de costos es poden aconseguir mitjançant la tecnologia d'impressió 3D de metall.
Per a la producció de motors de coets, per exemple, s'aplica la tecnologia d'impressió 3D de metall per crear peces importants com cambres de combustió, turbobombes i injectors de combustible. Aquestes peces tenen dissenys complicats i estàndards exigents de precisió de producció i rendiment del material. L'emmotllament integrat d'estructures complicades es pot aconseguir amb la tecnologia d'impressió 3D, millorant per tant el rendiment i la fiabilitat del motor. De la mateixa manera, la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica s'aplica àmpliament a la fabricació d'avions per produir peces, com ara les pales del motor, el tren d'aterratge i les construccions d'ala.
2. Estratègies de control de qualitat d'impressió 3D d'equips aeroespacials metàl·lics
La impressió 3D de metall en el control de qualitat dels equips d'aeronaus és un procés múltiple i crucial amb diversos enllaços i consideracions. Aquestes són algunes de les tècniques de control de qualitat que s'utilitzen sovint:
Control de la qualitat de la pols: el consumible principal per a la impressió 3D de metall és la pols metàl·lica, la qual qualitat influeix directament en el rendiment del producte imprès. Per tant, un control estricte de la mida, la forma, la puresa i la fluïdesa de la partícula de la pols és absolutament vital. Les característiques de les pols metàl·liques de bona qualitat han de ser partícules petites, baix contingut d'oxigen, gran esfericitat i forta densitat a granel. A més, per garantir que la pols compleixi els criteris de producció, és necessari fer-ne un cribratge i prova exhaustius.
Control del procés d'impressió Es necessita un control perfecte dels paràmetres d'impressió, com ara la potència del làser, la velocitat d'escaneig, el gruix de la capa i la temperatura d'impressió, a la impressió 3D de metall. Les eleccions d'aquests paràmetres influeixen directament en el rendiment i la qualitat dels productes produïts. Per tant, es requereixen maquinària d'impressió i sistemes de control avançats per garantir l'estabilitat i la fiabilitat del procés d'impressió. Simultàniament, s'ha de vigilar i oferir comentaris en temps real sobre el procés d'impressió, canviar ràpidament els paràmetres d'impressió per garantir que els productes produïts compleixin els criteris de qualitat i rendiment.
Control de qualitat posterior al processament: després de la finalització de la impressió 3D de metall, cal fer tasques de postprocessament, com ara el tractament superficial, el tractament tèrmic i l'eliminació d'estructures de suport. La qualitat i el rendiment finals dels productes produïts depenen molt d'aquestes tècniques de postprocessament. Per tant, és imprescindible regular estrictament el procés de postprocessament per garantir que cada etapa compleix els criteris de producció. Per exemple, s'han d'utilitzar equips i tècniques adequats mentre es retira l'estructura de suport per evitar danys al producte imprès. Per garantir el rendiment i la fiabilitat dels productes impresos, és imprescindible gestionar de prop les variables, com ara la temperatura i el temps, tant durant el tractament superficial com el tractament tèrmic.
És necessària una seqüència de proves no destructives i activitats de control de qualitat per garantir que la qualitat i el rendiment dels articles metàl·lics impresos en 3D satisfan les necessitats. Entre aquestes tasques es troben proves de partícules magnètiques, raigs X, ultrasons, corrents de Foucault, proves. Amb aquestes tècniques de detecció es pot fer un seguiment i una avaluació en temps real de l'estructura interna i defectes superficials dels productes impresos. Paral·lelament, s'ha de desenvolupar un bon sistema de control de qualitat i un mecanisme de traçabilitat per garantir que la fiabilitat i qualitat de cada producte es pugui garantir més aviat.
3. Reptes en el control de qualitat d'impressió 3D d'equips aeroespacials
La tecnologia d'impressió 3D de metall encara té certes dificultats en el control de qualitat encara que ofereix un gran potencial de desenvolupament i àmplies possibilitats d'aplicació en el sector aeroespacial.
Inexactitud de les característiques del material: només hi ha pocs materials utilitzats en la impressió 3D de metall i el rendiment del lot varia molt. El control de qualitat ha patit molt d'aquesta volatilitat. En conseqüència, és fonamental construir una base de dades exhaustiva de rendiment del material i criteris de control de qualitat, per tal que s'enforteixi l'estudi i la prova de les característiques del material.
La complexitat de la tècnica d'impressió: el mètode d'impressió 3D de metall selecciona i controla determinats paràmetres i consta de diverses etapes. La qualitat i el rendiment dels articles impresos es poden millorar molt amb petits ajustaments en aquests factors. Així, la ràpida identificació i resolució de problemes depenen del control exacte i del seguiment en temps real del procés d'impressió.
La tecnologia de postprocessament té diversos límits: la qualitat i el rendiment finals dels objectes metàl·lics impresos en 3D depenen molt del tractament posterior al seu processament. Els mètodes de postprocessament actuals encara tenen límits significatius, però, com ara la rugositat del tractament superficial, la deformació durant el tractament tèrmic i els reptes per eliminar components de suport. Per tant, és imprescindible augmentar la qualitat i l'eficiència del postprocessament mitjançant la investigació reforçada i la millora dels procediments de postprocessament.
La tecnologia de proves no destructives té certs límits, tot i que és força útil per a la gestió de la qualitat dels objectes metàl·lics impresos en 3D. Per a alguns petits defectes interns i superficials, per exemple, els mètodes de prova no destructius no podrien ser capaços de trobar-los amb precisió. Per tant, és essencial augmentar la precisió i la fiabilitat de la detecció de la tecnologia d'assaig no destructiu mitjançant l'enfortiment de la recerca i el desenvolupament de la mateixa.
4. Impressió 3D de metall: tendència de desenvolupament futur del control de qualitat en equipament aeroespacial
El control de qualitat de la impressió 3D metàl·lica en equips d'aeronaus mostrarà les següents tendències de desenvolupament tenint en compte l'avenç tecnològic en curs i l'aprofundiment del desenvolupament d'aplicacions:
Automatització i intel·lecte: la tècnica d'impressió 3D de metall aconseguirà un control intel·ligent i automatitzat amb l'evolució contínua de la intel·ligència artificial i les tecnologies IoT. Els sensors i sistemes de control avançats ajuden a supervisar i retroalimentar en temps real els canvis d'estat i de paràmetres del procés d'impressió, permetent així la detecció i resolució precoç dels problemes. Simultàniament, es poden aplicar l'aprenentatge automàtic i el big data per maximitzar el procés d'impressió i la previsió, millorant així el rendiment i la qualitat dels productes produïts.
Excel·lent qualitat i bona precisió: la precisió d'impressió i la qualitat del producte de la tecnologia d'impressió 3D de metall seguiran millorant a mesura que es desenvolupi constantment i en profunditat. Es poden obtenir articles impresos de major precisió i millor qualitat optimitzant els paràmetres d'impressió i implementant procediments avançats de postprocessament. Això fomentarà encara més el desplegament i el desenvolupament de tecnologia d'impressió 3D metàl·lica per part del sector aeroespacial.
El ventall d'aplicacions de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica en el sector aeroespacial s'ampliarà a mesura que els nous materials i noves tècniques continuïn sorgint i desenvolupant-se. Les tècniques d'impressió avançades i les noves pols metàl·liques ajuden a permetre la fabricació d'equips d'avió més sofisticats i d'alt rendiment. Això oferirà al sector aeroespacial un fort suport i estímul per al seu creixement.
L'estandardització i normalització de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica serà progressivament més important a mesura que s'està utilitzant i desenvolupant àmpliament al sector aeroespacial. Establir un sistema exhaustiu de criteris i estàndards ajudarà a garantir el rendiment i la qualitat dels productes metàl·lics impresos en 3D, de manera que compleixin els criteris i necessitats pertinents. Això ajudarà a fomentar la implementació àmplia i l'avenç de la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica al sector aeroespacial.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printed-injection-mold.html