Al llarg dels anys, s'ha demostrat que l'aeroespacial és una de les aplicacions de més ràpid creixement per a la impressió 3D a tot el món. Múltiples varietats, lots petits i estructures complexes són les característiques úniques del producte aeroespacial. Les necessitats urgents de desenvolupament lleuger, de baix cost i ràpid són altament compatibles amb les característiques de la impressió 3D, com ara un alt grau de llibertat i un modelat ràpid. Alguns fabricants d'avions fins i tot poden aprofitar el breu temps d'inactivitat per adaptar els seus avions, crear inventaris digitals per mantenir els avions envellits i utilitzar tècniques de fabricació avançades per crear la propera generació d'avions. Per exemple, l'avió gran C919 de producció nacional del meu país està dissenyat i produït a prova mitjançant l'aplicació d'un gran nombre de tecnologies d'impressió 3D.
Fem una ullada més a fons a per què la indústria de l'aviació utilitza la impressió 3D i veiem com es poden utilitzar aquests avantatges comuns en la producció d'avions:
Integració de peces
El punt més feble d'un conjunt de peces és on es munta. En el cas de les aeronaus, aquesta debilitat podria convertir-se en un punt crític de fracàs, posant en perill la vida humana.
En incorporar diversos components d'una peça en una única construcció impresa en 3D, el nombre de punts de muntatge es redueix necessàriament. Les geometries úniques que permet la impressió 3D poden reduir el que normalment tindria desenes o centenars de peces a només unes poques, o una sola part. Sense soldadura, reblat o altres elements de fixació necessaris per mantenir les peces juntes, no només es redueix el muntatge, sinó que també redueix els possibles punts de fallada.
Com més components es consolidin, major serà l'estalvi. Si algunes peces es fixen després del muntatge, aquesta pot ser una oportunitat per integrar el disseny. La complexitat és sovint lliure en la fabricació additiva, i les parts més reeixides exploten aquest axioma tant com sigui possible. Els avantatges de la integració de peces inclouen principalment els següents:
Muntatge reduït: això inclou la reducció de mà d'obra, inventari, plantilles/eines i empremta de fabricació dedicada al producte final. Les inspeccions de muntatge també es redueixen, reduint molt la possibilitat d'errors de muntatge.
Menys punts de fallada: es redueixen els costos de manteniment a llarg termini i es pot reduir l'inventari de peces de recanvi. Les substitucions de lots petits es poden fer de manera ràpida i rendible si cal.
Costos operatius reduïts: gràcies a la fabricació additiva, l'optimització de peces mitjançant la llibertat de disseny millora el rendiment del producte, permetent millores com la reducció del pes de les peces i un millor rendiment tèrmic.
Lpes lleuger
Per als equips utilitzats en vol, "els grams són or" i cada quilogram de pèrdua de pes pot estalviar centenars de milers de iuans en costos. Els components més lleugers signifiquen menys combustible, la qual cosa no només redueix la petjada de carboni del vol, sinó que també redueix el cost del vol.
La impressió 3D continua innovant sobre la base dels materials de fabricació tradicionals. A les mateixes parts estructurals, s'utilitzen formulacions de materials d'impressió 3D amb un millor rendiment per crear peces finals més lleugeres. Combinat amb estructures lleugeres com la integració de components, l'optimització de la topologia d'impressió 3D i les estructures de gelosia, és especialment beneficiós per al disseny lleuger d'avions, fent-los més densos funcionalment.
Llibertat de disseny millorada
A moltes persones que treballen en la fabricació additiva els agrada afirmar que la tecnologia ofereix una gran "llibertat de disseny" perquè per primera vegada es poden aconseguir geometries complexes que no es poden produir amb altres processos de fabricació.
Antigament, els components amb dissenys molt complexos eren difícils o molt cars de fabricar, o no es podien fabricar en absolut. Mitjançant processos de fabricació additiva, es poden produir peces metàl·liques bidimensionals o tridimensionals molt complexes d'una manera relativament senzilla, i aquesta és una manera viable de formar integralment components estructurals que consisteixen en peces sòlides i de malla.
Els mètodes de disseny com l'optimització de la topologia i el disseny generatiu han ajudat eficaçment la impressió 3D per desenvolupar noves formes que mai s'havien pensat abans. Aquests complexos dissenys de gelosia no només estalvien pes incorporant material només quan sigui necessari, sinó que també solen ser més forts que els dissenys tradicionals. Tot i que encara existeixen certes limitacions i poden variar segons la tècnica d'impressió 3D i els materials utilitzats, aquestes limitacions són en molts aspectes molt menys severes que les que s'observen en els processos de fabricació subtractius tradicionals. Es poden dissenyar noves peces d'aeronaus interiors i exteriors per substituir les peces originals envellides i trucs de disseny més flexibles per afegir una funcionalitat extrema.
Iteració ràpida de prototips
El nom de l'ús original de la impressió 3D és prototipat ràpid. Des d'idees d'esbós fins a dissenys CAD fins als primers prototips, després el segon, el tercer, etc., la impressió 3D accelera el temps de comercialització de nous productes. Es triga aproximadament mig any des del disseny fins a la fabricació per fabricar pales de turbina amb tecnologia tradicional, però es triga aproximadament mig any per fer un motlle. No obstant això, l'ús de la tecnologia d'impressió 3D pot aconseguir un canvi ràpid i una iteració en dies o setmanes.
Producció en lots petits
A la indústria aeroespacial, es produeixen relativament pocs avions en termes de producció total en comparació amb la fabricació d'automòbils o aparells elèctrics.
La producció d'alt valor i de baix volum és molt adequada per a la impressió 3D. Tot i que molts processos de fabricació tradicionals requereixen eines i motlles costosos, creant economies d'escala per a la producció en massa, la fabricació additiva elimina la necessitat de motlles. Es poden fer una o diverses peces alhora, inclosos diferents dissenys a la mateixa placa de construcció, sense costos addicionals d'emmotllament o eines.
El punt d'inflexió entre la fabricació additiva i la fabricació tradicional requereix normalment la fabricació de centenars o milers de peces fins que les tecnologies tradicionals siguin més rendibles i, tot i que això finalment pot reduir el cost de cada peça modelada per injecció a cèntims, no és fins a aquesta intersecció. punt, la impressió 3D serà més rendible. Especialment quan s'utilitzen materials d'aplicació d'alt valor, és imprescindible estalviar material.
Dinventari digital
Quan un avió s'acosta al final de la seva vida útil, sovint es pot recuperar substituint determinades peces per mantenir-lo volant. La manera convencional de fer-ho és mitjançant l'ús de magatzems físics on s'emmagatzemen les peces de recanvi a les prestatgeries quan sigui necessari. En la majoria dels casos, aquestes peces de recanvi es fabriquen al mateix temps que les peces OEM originals produïdes en sèrie i es reserven per a les necessitats de substitució de les peces desgastades. Però si això no sorgeix mai, estan perdent no només el temps i el cost de produir-los, sinó anys d'ells asseguts a les prestatgeries. Pitjor encara, si arriba la demanda, les peces de recanvi s'esgoten, especialment les que estan fora de producció per sempre; faltar fins i tot una petita part podria posar a terra l'avió.
En lloc de col·locar els articles físicament als prestatges, l'enfocament d'inventari digital emmagatzema fitxers de disseny que es poden imprimir en 3D. Aquelles peces que s'han de substituir es poden fabricar a qualsevol lloc i en qualsevol moment utilitzant tècniques d'impressió 3D adequades, de nou sense la necessitat de fabricar prèviament motlles o eines cars. En lloc d'esperar que els OEM es retardin, reduint així la pressió sobre l'inventari físic, alhora que allarga la vida útil del vol, de manera que no serà incapaç de volar a causa d'una petita part.
Voleu més alt i més lluny amb la impressió 3D
La producció d'avions, des de prototips fins a peces de recanvi, es beneficia cada cop més de l'ús de la impressió 3D a la cadena de subministrament. La producció descentralitzada, les noves possibilitats de disseny i les reduccions de temps, materials i costos estan oferint noves maneres perquè els avions continuïn volant alt.
El procés de fabricació de valor afegit substitueix la fabricació tradicional, que pot estalviar costos de motlle i aconseguir una reducció de costos i un augment de l'eficiència en molts aspectes. Els materials d'impressió 3D són la base material per al desenvolupament de la tecnologia d'impressió 3D, i els metalls, la ceràmica i els materials compostos són pistes emergents en el camp de la impressió 3D. Segons les estadístiques de la indústria publicades per Wohlers Associates Inc, a les indústries d'aplicacions posteriors de la impressió 3D, la indústria de l'automòbil, l'electrònica de consum i l'aeroespacial representen la proporció més gran, i els metalls, la ceràmica i els materials compostos es convertiran en el "punt d'inflexió" de Materials d'impressió 3D.
En el marc del pla "Made in China 2025", la impressió 3D s'ha convertit en la línia principal de la promoció de la fabricació intel·ligent del meu país, i l'aeroespacial és un dels camps d'aplicació importants de la fabricació additiva. En l'actualitat, en l'àmbit aeroespacial a casa i a l'estranger, els avions d'elevat nombre de Mach i d'alta maniobrabilitat sorgeixen sense parar i es converteixen en una de les principals tendències de desenvolupament de la propera generació de vehicles aeroespacials. Els seus requisits de disseny presenten requisits més elevats per als processos de disseny i fabricació. La majoria dels components tenen les característiques de gran mida, forma complexa i múltiples estructures. La tecnologia d'impressió 3D té grans avantatges en la fabricació integrada de peces de gran mida, la fabricació de peces estructurals complexes i amb formes especials i la fabricació de peces estructurals personalitzades en massa.
JR us pot oferir disseny, procés d'impressió 3D, postprocessament, processament CNC i altres serveis únics. Actualment, ha cooperat amb moltes institucions de recerca científica, universitats i empreses en el camp d'aplicacions aeroespacials i es compromet a proporcionar una solució global per a la impressió 3D indirecta de metall amb una microestructura fina, lleugera i d'alt rendiment.