Tänavuse TCT Asia 3D-printimise näituse ja Zhuhai lennunäituse ajal on "massitootmisest" saanud uusim sõnavara metalli 3D-printimise tehnoloogia kirjeldamiseks. "Rohkemate võimaluste pakkumine kosmoseosade masstootmiseks" ja "masstootmiseks" ei pane meid mitte ainult mõtlema, kas metallist 3D-printimine areneb nii kiiresti ja nii töökindlalt?
Põhjus, miks brändi omanik sellist reklaami teeb, on see, et selle retoorika toetamiseks on usaldusväärseid juhtumeid. Kõige tüüpilisem esindaja on see, et GE Aviation on toonud rohkem kui 100,000 düüsipead ja rakendanud neid kõige arenenumatele mootoritele:
GE9X lennukil Boeing 777X
LEAP-1A Airbus A320 NEO-l
LEAP-1B lennukiga Boeing 737MAX
LEAP{0}}C Hiina C919-l
See ühendab 20 keevitamise teel valmistatud detaili täpseks tervikuks, mis vähendab toote kaalu 25 protsenti võrreldes eelmise põlvkonnaga, parandab vastupidavust 5 korda ja suurendab kuluefektiivsust 30 protsenti. Selle keeruka funktsioonistruktuuri jaoks on vaja ainult Seda saab toota 3D-printimise protsessiga. Selle juhtumi edu näitab, et metallist 3D-printimine on masstootmiseks teostatav.
Kuigi kodumaiseid juhtumeid metallist 3D-printimise masstootmisest lennunduses kosmosevaldkonnas pole avaldatud, saab vihjeid siiski tabada. Kuuenda lennundusteaduste ja -tehnoloogia akadeemia viimases rakendusjuhtumis on öeldud, et 85-tonnise avatud tsükliga vedelhapniku petrooleumimootori arendus- ja tootmisprotsessis on "3D-printimise põhikomponendid olnud testitud kümneid kordi pikaajalistes katsetes. hindamine". See tõestab kõrvalt, et metallist 3D-printimise tehnoloogiaga toodetud detailide kvaliteet on usaldusväärne ja kosmosevaldkonnas aktsepteeritav. Järgmisena kirjeldatakse tootmise seisukohalt, millised tegurid mõjutavad kosmosesektori masstootmist.
1. Toote järjepidevus, korduva tootmise võtmetegur
Partiitootmise realiseerimine tähendab, et iga metallist 3D-printimisega ühes partiis või mitme partiina toodetud detail on detailide kvaliteedi, jõudluse ja mõõtmete täpsuse osas täiesti ühtlane, st tehnoloogia on saavutanud korratava tootmiskvaliteedi. See seab trükiseadmetele ja protsessistandarditele ranged nõuded.
Seadmete häälestamine peab vastama rangetele standarditele ja suutma saavutada korratavat tootmiskvaliteeti, et oleks olemas põhitingimused masstootmiseks. Kuid see on ainult süstemaatiline kirjeldus, kuid see hõlmab laia valikut, näiteks suitsu eemaldamist ja õhuvoolu reguleerimist vormimisruumis printimise ajal, laservõimsuse stabiilsuse reguleerimist ja iga osa energia reguleerimist. platvorm vastuvõetavas vahemikus, trükkimine Hapnikusisalduse kontroll kambris ja ehituse valmimise järel vajalik järeltöötlus jne võib korrastamist vajavate andurite arv ulatuda tuhandeteni. GE on omandatud kontseptsiooni laserprinterite kohta läbi viinud ka üksikasjalikud uuringud, analüüsid ja ümberkujundamised, et rahuldada masstootmise võimsust.
2. Hästi koolitatud insenerid on kriitilised
Metalli 3D-printimise tehnoloogia jaoks on kindlasti vaja palju erialaseid teadmisi, kuid see ei nõua ühe inimese mitmekülgset oskust. See tehnoloogia hõlmab palju tehnilisi üksikasju, näiteks lisandite tootmiseks mõeldud disain, oskuslik kasutamine ja hooldus, trükiprotsessi arendamine ja materjali kvaliteedi kontroll, järeltöötlus jne.
Peaaegu kõik need protsessid mõjutavad otseselt seda, kas toote tootmiskvaliteet on ühtlane. Tarnijate jaoks, kes on pühendunud kosmosetööstusele teenuste pakkumisele, on nende sidemete anded asendamatud, eriti need, kes on hästi koolitatud insenerid. Nende erioskustega inseneride arendamine on kulukas ja aeganõudev, kuid vajalik.
3. Tootmiskulud peavad jätkuvalt vähenema
Tuleb märkida, et 3D-printimise tehnoloogiat ei võeta laialdaselt kasutusele ega hakata masstootma, välja arvatud juhul, kui investeeringutasuvus ületab muid olemasolevaid tootmismeetodeid. Lennundusvaldkonna jaoks ei tundu maksumus kõige olulisem, kuid hind mõjutab siiski seda, kas masstootmine on saavutatav.
Masina enda kõrge hind on suur probleem. Kuid pärast kümmet aastat kestnud tehnoloogia kuhjumist ning uurimis- ja arendustegevuse iteratsioone on 3D-printerite seadmete maksumus võrreldes algusaegadega tunduvalt langenud. Samuti on materjalikulude osas järjepidev suundumus. Olenemata küpse tehnoloogia või konkurentsi vaatenurgast on tootmiskulude pidev vähendamine vältimatu.
4. Automaatseid reguleerimisi ja tootmist tuleb järjest rohkem
Inimvigade minimeerimine on metallilisandite valmistamisel väga oluline. Näiteks punkti suuruse ja mitme laseri kattumise parameetrite reguleerimisel võivad inseneride hinnangud olla erinevad. Seetõttu töötasid mõned seadmete tootjad, nagu Farsoon Hi-Tech, iseseisvalt välja "mitmelaseriga intelligentse kalibreerimissüsteemi", mis lahendab suurel määral mitme laseriga kattuva konsistentsi väljakutse, muutes printimiskvaliteedi ja jõudluse ühtlasemaks.
Muud inimtegevusest tingitud vead hõlmavad ehitusaluspindade tasandamist, osade torustiku pulberpuhastust ning toe eemaldamist ja järeltöötlust. Praegune tarkvara ja riistvara muudavad need protsessid nutikamaks. Kuigi praegune automatiseerituse tase on endiselt piiratud, on näha, et see on trend.
Tehke kokkuvõte
Metallilisandite valmistamise tehnoloogia kasutamise eelised lennunduses kosmosevaldkonnas hõlmavad vaba disaini, suurt materjalikasutust, madalaid tootmiskulusid ja kiiret tootmist. Pärast varajasi kahtlusi hakkas see kiiresti arenema.
Metallist 3D-printimist ei saa lihtsalt "printida", jõudlus peab vastama paigaldusnõuetele, masstootmine peab olema stabiilne, tõhus ja järjepidev, kulusid tuleb jätkuvalt vähendada ning disaini ja protsesside täiustamise ja uuendamise uuendusvõime peab jätkuvalt paranema. Ainult nii saab sellest saada tootmise tarneahela asendamatu osa ja see kunagine "mittemainstream" protsess võib külmal talvel ellu jääda.