Per què les empreses aeroespacials trien la impressió 3D metàl·lica per a peces d'avions?

Les empreses aeroespacials estan recorrent components metàl·lics impresos en 3Dperquè la fabricació tradicional encara crea retards evitables, alts costos d'eines i límits geomètrics que obliguen a comprometre el disseny. Els processos additius redueixen els temps d'execució en peces complexes i de baix-volum, restauren la llibertat de disseny dels canals interns i les estructures lleugeres i ofereixen un rendiment mecànic que compleix molts requisits estructurals secundaris quan es processen i certificen correctament-. Els aliatges d'alumini com l'AlSi10Mg i l'Scalmalloy, juntament amb les opcions de titani, ara admeten l'ús real de la producció amb sistemes de qualitat de nivell AS9100-, mentre que el revestiment i els tractaments superficials atenen les necessitats de corrosió i durabilitat. Les seccions següents examinen els problemes pràctics amb els mètodes convencionals, la força i la fiabilitat de les peces fabricades additivament, les realitats del postprocessament i l'acceptació creixent d'aquest enfocament en els programes aeroespacials.

L'alumini encara domina moltes estructures secundàries i aplicacions de seccions no-calentes-. La fusió en llit de pols-d'AlSi10Mg i aliatges-de rendiment superior com Scalmalloy produeix ara un material dens que, després d'un tractament tèrmic adequat, admet un ús estructural real.

El benefici més immediat és el pes. L'optimització de la topologia combinada amb les gelosies internes normalment ofereix una reducció de massa del 20 al 35 per cent alhora que compleix els objectius de rigidesa. Equips que treballen amb un experimentat Fabricant d'impressió 3D d'aliatge d'aluminitambé pot decidir quan la resistència addicional i el rendiment a la fatiga de Scalmalloy justifiquen el seu cost més elevat respecte al més econòmic AlSi10Mg.

Propietats{0}}típiques amb tractament tèrmic (depenent de l'orientació i del procés):

Aquestes xifres només són útils per a la detecció primerenca. Els permesos finals sempre provenen de proves específiques del procés-i de cupons de testimoni.

Els aliatges de titani, especialment Ti-6Al-4V, segueixen una lògica similar per a aplicacions de càrrega més alta o de temperatura més alta. 3Les peces d'avions de titani impresos en D ja volen entre suports, accessoris i certs elements estructurals on la combinació de resistència, resistència a la corrosió i llibertat de disseny supera el cost del material més elevat.

La pregunta "és el metall imprès en 3D tan fort com el metall mecanitzat" no té una única resposta. Per a moltes aplicacions de càrrega-estàtica, la resistència a la tracció i el rendiment de les peces LPBF processades correctament coincideixen o superen les dels aliatges de fosa comparables. La solidificació ràpida produeix microestructures fines que contribueixen a aquest rendiment. En comparació amb el material CNC forjat, la comparació és més propera: la força estàtica sovint és competitiva, mentre que la vida a la fatiga depèn en gran mesura de l'estat de la superfície, la porositat residual i l'orientació de la construcció.

A la pràctica, el premsat isostàtic en calent, l'alleujament de tensió o el tractament tèrmic de solució i el mecanitzat de superfícies crítiques aporten molts components estructurals i de manipulació de fluids-secundaris dins dels permesos aeroespacials. Les parts crítiques-de vol primàries encara requereixen una qualificació completa del procés, però el camí tècnic ara és més clar que fa cinc anys. Per tant, les decisions aeroespacials d'impressió 3D de metall versus mecanitzat CNC es relacionen menys amb la força absoluta i més en la complexitat de la geometria, el volum i el temps de lliurament total.

Els sistemes de qualitat tanquen el bucle. Els proveïdors que operen sota les normes AS9100 o EN 9100 mantenen la traçabilitat de la pols, la-vigilància del procés i les dades de proves mecàniques amb cada lot. Aquesta documentació és la que permet als OEM i als proveïdors de nivell 1 acceptar peces fabricades additivament a les cadenes de subministrament controlades.

Com que les superfícies-construïdes a partir de llit de pols-, els processos són més rugosos que els mecanitzats i poden retenir l'estrès residual o una porositat menor. Per tant, el post-processament per a peces metàl·liques impreses en 3D-no és opcional. Les seqüències típiques inclouen l'eliminació de suport, tractament tèrmic, HIP on la fatiga o la integritat de la pressió són importants, mecanitzat CNC selectiu d'interfícies i recobriments protectors.

Per als components d'alumini, la resistència a la corrosió no és-negociable. La humitat, els fluids de-congelació i les parelles galvàniques requereixen anodització, recobriments de conversió o revestiments especialitzats. Quan aquests passos es planifiquen des del principi en lloc d'afegir-los com una idea posterior, la precisió dimensional i la durabilitat-a llarg termini es mantenen sota control.

Els OEM aeroespacials, els reguladors i els grups de la indústria han ampliat constantment els marcs de qualificació per a la fabricació additiva. Un nombre creixent de proveïdors tenen certificacions AS9100 o EN 9100 que cobreixen específicament els processos d'additius metàl·lics. Els broquets de combustible, els suports, els intercanviadors de calor i els accessoris estructurals seleccionats ja estan en servei. Aquest historial operatiu, combinat amb rutes de certificació més clares, continua reduint la barrera per als nous programes que avaluen components metàl·lics impresos en 3D.

Si els terminis de lliurament, el cost d'eines o els límits geomètrics estan limitant un programa actual, una revisió centrada de les peces candidates en comparació amb les capacitats additives és sovint la manera més ràpida de quantificar l'oportunitat. AFabricant d'impressió 3D de metallAmb experiència en components aeroespacials lleugers i documentació aeroespacial completa, normalment poden retornar una avaluació clara-del temps d'execució, del cost i de la qualificació en pocs dies després de rebre el model i els requisits.