Aastate jooksul on kosmosetööstus osutunud üheks kõige kiiremini kasvavaks 3D-printimise rakenduseks kogu maailmas. Mitu sorti, väikesed partiid ja keerulised struktuurid on kosmosetööstuse ainulaadsed tooteomadused. Kiireloomulised vajadused kerge, odava ja kiire arenduse järele on väga kooskõlas 3D-printimise omadustega, nagu suur vabadusaste ja kiire vormimine. Mõned lennukitootjad võivad isegi kasutada lühikest seisakut oma lennukite moderniseerimiseks, digitaalsete inventuuride loomiseks vananevate lennukite säilitamiseks ja uue põlvkonna lennukite loomiseks kasutada täiustatud tootmistehnikaid. Näiteks minu kodumaal toodetud suurlennuk C919 on projekteeritud ja katseliselt toodetud suure hulga 3D-printimise tehnoloogiate abil.
Vaatame sügavamalt, miks lennundustööstus 3D-printimist kasutab, ja vaatame, kuidas neid ühiseid eeliseid lennukite tootmisel ära kasutada:
Osade integreerimine
Osakoostu nõrgim koht on see, kus see kokku pannakse. Lennuki puhul võib selline nõrkus muutuda kriitiliseks rikkepunktiks, mis seab ohtu inimelu.
Osa mitme komponendi kaasamisega ühte 3D-prinditud konstruktsiooni vähendatakse tingimata montaažipunktide arvu. Unikaalne geomeetria, mida 3D-printimine võimaldab, võivad vähendada seda, mis tavaliselt koosneb kümnetest või sadadest osadest, vaid mõneks või üheks osaks. Kuna osade kooshoidmiseks pole vaja keevitamist, neetimist ega muid kinnitusvahendeid, ei vähene mitte ainult kokkupanek, vaid ka võimalikud rikkekohad.
Mida rohkem komponente konsolideeritakse, seda suurem on kokkuhoid. Kui mõned osad kinnitatakse pärast kokkupanekut, võib see olla võimalus disaini integreerimiseks. Lisandite valmistamisel on sageli keerukus vaba ja kõige edukamad osad kasutavad seda aksioomi nii palju kui võimalik. Osade integreerimise eelised hõlmavad peamiselt järgmist:
Vähendatud kokkupanek: see hõlmab tööjõu, varude, rakiste/tööriistade ja lõpptootele pühendatud tootmismahu vähendamist. Samuti väheneb montaaži kontrollimine, mis vähendab oluliselt koostevigade võimalust.
Vähem tõrkepunkte: pikaajalised hoolduskulud vähenevad ja varuosade laoseis väheneb. Vajadusel saab teha väikese partii asendusi kiiresti ja kulutõhusalt.
Väiksemad kasutuskulud: tänu lisaainete tootmisele parandab osade optimeerimine disainivabaduse kaudu toote jõudlust, võimaldades täiustusi, näiteks osade kaalu vähendamist ja paremat soojuslikkust.
Lkergekaaluline
Lennu ajal kasutatavate seadmete puhul on "gramm kuld" ja iga kaalukaotuse kilogramm võib säästa sadu tuhandeid jüaane. Kergemad komponendid tähendavad vähem kütust, mis mitte ainult ei vähenda lendamise süsiniku jalajälge, vaid vähendab ka lendamise kulusid.
3D-printimine jätkab uuendusi traditsiooniliste tootmismaterjalide baasil. Samades konstruktsiooniosades kasutatakse kergemate lõpposade loomiseks parema jõudlusega 3D-printimismaterjali koostisi. Koos kergete struktuuridega, nagu komponentide integreerimine, 3D-printimise topoloogia optimeerimine ja võrestruktuurid, on see eriti kasulik õhusõidukite kerge disaini jaoks, muutes selle funktsionaalselt tihedamaks.
Täiustatud disainivabadus
Paljudele lisaainete tootmisega tegelevatele inimestele meeldib väita, et tehnoloogia pakub suurt "disainivabadust", sest esimest korda on võimalik saavutada keerukaid geomeetriaid, mida teiste tootmisprotsessidega ei saa toota.
Varem oli väga keerulise konstruktsiooniga komponente raske või väga kallis valmistada või ei saanud neid üldse toota. Lisatootmisprotsesse kasutades saab suhteliselt lihtsal viisil valmistada väga keerulisi kahe- või kolmemõõtmelisi metallosi ning see on elujõuline viis tahketest ja võrkosadest koosnevate konstruktsioonikomponentide terviklikuks moodustamiseks.
Disainimeetodid, nagu topoloogia optimeerimine ja generatiivne disain, on tõhusalt aidanud 3D-printimisel välja töötada uusi kujundeid, mille peale pole kunagi varem mõelnud. Need keerukad võrekujundused mitte ainult ei säästa kaalu, lisades materjali ainult vajadusel, vaid on sageli ka traditsioonilistest konstruktsioonidest tugevamad. Kuigi teatud piirangud kehtivad endiselt ja võivad olenevalt 3D-printimise tehnikast ja kasutatud materjalidest erineda, on need piirangud paljuski palju leebemad kui traditsiooniliste lahutavate tootmisprotsesside puhul. Uued lennuki sise- ja välisosad saab kujundada vananevate originaaldetailide asendamiseks ning paindlikumad disaininipid äärmusliku funktsionaalsuse lisamiseks.
Kiire prototüüpide iteratsioon
3D-printimise algse kasutuse nimi on kiirprototüüpimine. 3D-printimine kiirendab uute toodete turuletulekut alates visanditest kuni CAD-projektideni kuni esimeste prototüüpideni – seejärel teise, kolmanda ja nii edasi. Traditsioonilise tehnoloogiaga turbiinilabade valmistamiseni kulub projekteerimisest valmistamiseni umbes pool aastat, vormi valmistamine aga umbes pool aastat. 3D-printimise tehnoloogia kasutamine võib aga saavutada kiire pöörde ja iteratsiooni päevade või nädalate jooksul.
Väikepartii tootmine
Lennundustööstuses toodetakse kogutoodangu poolest suhteliselt vähe lennukeid võrreldes autode või elektriseadmete tootmisega.
3D-printimiseks sobib hästi kõrge väärtusega väikesemahuline tootmine. Kui paljud traditsioonilised tootmisprotsessid nõuavad kallite tööriistade ja vormide valmistamist, luues masstootmisel mastaabisäästu, siis lisatootmine välistab vajaduse vormide järele. Korraga saab valmistada ühe või mitu tükki, sealhulgas samal ehitusplaadil erinevaid kujundusi, ilma täiendavate vormimis- või tööriistakuludeta.
Lisandite valmistamise ja traditsioonilise tootmise vaheline pöördepunkt nõuab tavaliselt sadade või tuhandete osade valmistamist, kuni traditsioonilised tehnoloogiad muutuvad kulutõhusamaks, ja kuigi see võib lõppkokkuvõttes vähendada iga survevalu detaili maksumust sentidesse, on see alles selle ristumiskohani. punkt, on 3D-printimine kuluefektiivsem. Eriti väärtuslike rakendusmaterjalide kasutamisel on materjali säästmine hädavajalik.
Dalgne inventar
Kui lennuki kasutusiga läheneb lõpule, saab selle sageli päästa, asendades selle lendamiseks teatud osad. Tavapärane viis seda teha on füüsiliste ladude kasutamine, kus varuosi hoitakse vajadusel riiulitel. Enamasti toodetakse neid varuosi samal ajal originaalse seeriatoodetud OEM-osadega ja need on reserveeritud kulunud osade asendamiseks. Kuid kui seda vajadust kunagi ei teki, raiskavad nad mitte ainult nende tootmise aega ja kulusid, vaid ka aastaid riiulitel istumist. Hullem, kui nõudlus tuleb, on varuosad otsas, eriti need, mis on igaveseks tootmisest väljas – kasvõi väikese osa puudumine võib lennukit maandada.
Selle asemel, et esemeid füüsiliselt riiulitele paigutada, salvestab digitaalse inventuuri lähenemisviis kujundusfaile, mida saab 3D-printida. Vahetamist vajavaid osi saab valmistada kõikjal ja igal ajal, kasutades sobivaid 3D-printimistehnikaid, ilma et oleks vaja eelnevalt toota kalleid vorme või tööriistu. Selle asemel, et oodata, kuni originaalseadmete tootjad viivitavad, vähendades seeläbi survet füüsilisele varule ja pikendades samas ka lennuaega, nii et see ei saa väikese osa tõttu lennata.
3D-printimisega lendake kõrgemale ja kaugemale
Lennukite tootmine, alates prototüüpidest kuni varuosadeni, saab järjest enam kasu 3D-printimise kasutamisest tarneahelas. Detsentraliseeritud tootmine, uued disainivõimalused ning aja, materjalide ja kulude vähenemine pakuvad lennukitele uusi viise, kuidas lennata kõrgel tasemel.
Lisandväärtust loov tootmisprotsess asendab traditsioonilist tootmist, mis võib säästa hallituskulusid ning saavutada paljudes aspektides kulude vähendamist ja tõhususe suurenemist. 3D-printimise materjalid on 3D-printimise tehnoloogia arengu materiaalseks aluseks ning metallid, keraamika ja komposiitmaterjalid on 3D-printimise vallas esilekerkivad rajad. Vastavalt Wohlers Associates Inc. avaldatud tööstusstatistikale moodustavad 3D-printimise alljärgnevates rakendusvaldkondades autotööstuse, tarbeelektroonika ja kosmosetööstus suurima osa ning metallid, keraamika ja komposiitmaterjalid muutuvad pöördepunktiks. 3D printimismaterjalid.
Plaani "Made in China 2025" taustal on 3D-printimisest saanud minu riigi intelligentse tootmise edendamise põhisuund ning kosmosetööstus on lisaainete tootmise üks olulisi rakendusvaldkondi. Praegu kerkivad nii kodu- kui ka välismaal kosmoselennunduses esile suure Machi arvu ja suure manööverdusvõimega lennukid lõputult ning neist saab järgmise põlvkonna kosmosesõidukite üks peamisi arengusuundi. Selle disaininõuded seavad projekteerimis- ja tootmisprotsessidele kõrgemad nõuded. Enamikul komponentidel on suured mõõtmed, keeruline kuju ja mitmesugused struktuurid. 3D-printimise tehnoloogial on suured eelised suuremõõtmeliste detailide integreeritud valmistamisel, erikujuliste ja keerukate konstruktsiooniosade valmistamisel ning massiliselt kohandatud konstruktsiooniosade valmistamisel.
JR pakub teile disaini, 3D-printimise protsessi, järeltöötlust, CNC-töötlust ja muid ühekordseid teenuseid. Praegu on see teinud koostööd paljude teaduslike uurimisasutuste, ülikoolide ja ettevõtetega lennunduse ja kosmoserakenduste valdkonnas ning on pühendunud suure jõudlusega, kerge ja peene mikrostruktuuriga metalli kaudse 3D-printimise üldise lahenduse pakkumisele.