Luftfartssektoren utvikler seg raskt i vår raske teknologisk avanserte periode, og produksjonsnøyaktighet og ytelseskriterier vokser alltid. Når de konfronteres med kompliserte strukturer og høypresisjonskrav til flykomponenter, finner tradisjonelle produksjonsteknikker noen ganger det vanskelig å oppnå optimale resultater. Innføringen av 3D-utskriftsteknologi av metall har endret flyproduksjonen fundamentalt, noe som i stor grad forbedret produksjonspresisjonen og driver kreativ industriutvikling.
Metall 3D-utskrift, noen ganger referert til som metalladditiv produksjon, er en teknikk der tredimensjonale ting lages ved lag for lag stabling av metallpulver eller ledninger. Den smelter metallpulver under en forhåndsdesignet modellkontur ved å bruke energikilder som lasere eller elektronstråler, og skaper derfor et solid lag av metall. Produksjonsplattformen faller deretter ett lag, legger ferskt metallpulver, og fortsetter å gjenta den nevnte prosedyren til det hele er bygget. Denne "fra bunnen av" additiv produksjonsteknikk øker produksjonspresisjonen betraktelig, oppnår direkte produksjon av vanskelige strukturelle komponenter, og frigjør totalt restriksjonene til konvensjonelle former.
Metall 3D-utskriftsteknologi kommer først til uttrykk i flyindustrien ved produksjon av motorkomponenter. Ytelsen til flymotorer påvirker direkte den generelle ytelsen til flyet siden de utgjør den grunnleggende komponenten i det. Ikke bare tidkrevende og arbeidskrevende, men også utfordrende for å garantere produksjonsnøyaktighet, krever den konvensjonelle motorproduksjonsteknikken mye presisjonsmaskinering og monteringsoperasjoner. Metall 3D-utskriftsteknologi har forkortet disse arbeidskrevende prosessene drastisk. Metall 3D-utskriftsteknologi kan direkte produsere motorkomponenter med kompliserte strukturer, som drivstoffdyser, lavtrykksturbinblader, etc., ved nøyaktig smelting og lag for lag stabling av metallpulver. Disse delene må tåle ganske høye temperaturer og trykk i tillegg til å være vanskelige i utformingen. Ved hjelp av ideell design og materialvalg har 3D-utskriftsteknologi av metall ikke bare effektivt oppnådd nøyaktig produksjon av disse komponentene, men også betydelig forbedret deres styrke og utholdenhet. For eksempel, selv om de opprettholder stor styrke og vektforhold, er lavtrykksturbinblader sammensatt av TiAl-legering omtrent 50 % lettere enn konvensjonelle nikkelbaserte høytemperaturlegeringer, noe som reduserer vekten av hele lavtrykksturbinen.
Bortsett fra motordeler, er en annen viktig bruk av metall 3D-utskriftsteknologi i romfartssektoren lettvektsdesign. Forbedring av flyytelsen avhenger for det meste av vekt, så metall 3D-utskriftsteknologi oppnår lett design ved hjelp av strukturell design og valg av komponentmateriale. For GE9X-motoren, for eksempel, bidro 3D-utskriftsteknologi til å optimalisere originale varmeveksler 163-komponenter til én integrert komponent, og reduserte derfor vekten med 40 %, produksjonskostnadene med 25 % og forlenget levetiden. Bortsett fra å senke flyets totalvekt, øker denne lette arkitekturen drivstofføkonomien og reduserer karbonutslipp.
Den store graden av tilpasning og effektivitet av metall 3D-utskriftsteknologi i romfartsteknikk tilfører enda en viktig fordel. Mens 3D-utskrift av metall kan skrive ut det nødvendige skjemaet direkte basert på CAD-modeller uten ytterligere behandling, krever tradisjonelle produksjonsteknikker et stort antall former og inventar for komponentproduksjon. Personalisering er enkelt med denne "en-til-en" produksjonsteknikken. Masseproduksjon og enkeltdeler kan raskt ferdigstilles til samme pris. Dessuten reduserer 3D-utskrift av metall drastisk komponentproduksjonssyklusen. Mens 3D-utskrift av metall kan være ferdig på timer eller til og med minutter, kan fremstillingen av en komplisert komponent ved hjelp av konvensjonelle teknikker ta uker eller måneder. Bortsett fra å øke produksjonseffektiviteten, fremskynder denne effektive produksjonsteknikken introduksjonen av nye produkter, og sparer dermed betydelig tid for bedrifter.
Nøyaktighetsforbedringen av metall 3D-utskriftsteknologi i flyproduksjon er også tydelig ved produksjon av kompliserte strukturelle komponenter. Enkelte flykomponenter har ganske høye krav til kompleksitet og presisjon, som konvensjonelle produksjonsteknikker noen ganger synes er utfordrende å nå. Direkte opprettelse av disse intrikate strukturelle komponentene og garanterte høypresisjonsproduksjonsresultater fra metall 3D-utskriftsteknologier. For produksjon av rakettmotorer, for eksempel, kan metall 3D-utskriftsteknologi generere komponenter med intrikate kjølekanaler som er utfordrende å få tak i i konvensjonelle produksjonsteknikker. Ved bruk av 3D-utskriftsteknologi av metall kan smeltingen og oppbyggingen av hvert lag med metallpulver reguleres nøyaktig, og dermed muliggjøre nøyaktig fremstilling av intrikate konstruksjoner.
Ikke desto mindre byr bruken av metall 3D-utskriftsteknologi i romfartsindustrien også på visse vanskeligheter. For eksempel er kostnadene og investeringene for 3D-utskriftsutstyr av metall ganske høye; ytterligere forskning og løsninger er nødvendig for å håndtere problemer inkludert termisk stress og gjenværende stress i prosessen med metall 3D-utskrift; klargjøring og lagring av metallpulver krever streng kontroll av forholdene. Likevel, med sine spesielle fordeler og muligheter, blir metall 3D-utskriftsteknologi mer og mer betydningsfull innen romfartsproduksjon.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-piston-in-the-engine.html