Gadu gaitā ir pierādīts, ka aviācija ir viens no visstraujāk augošajiem 3D drukāšanas lietojumiem visā pasaulē. Vairākas šķirnes, mazas partijas un sarežģītas struktūras ir unikālās kosmosa produktu īpašības. Steidzamās vajadzības pēc viegla, zemu izmaksu un straujas attīstības ir ļoti saderīgas ar 3D drukāšanas īpašībām, piemēram, augstu brīvības pakāpi un ātru formēšanu. Daži gaisa kuģu ražotāji pat var izmantot īso dīkstāvi, lai modernizētu savus lidaparātus, izveidotu digitālus krājumus, lai uzturētu novecojošus lidaparātus, un izmantot progresīvas ražošanas metodes, lai izveidotu nākamās paaudzes lidmašīnas. Piemēram, manā valstī ražotie lielie gaisa kuģi C919 ir konstruēti un ražoti izmēģinājuma režīmā, izmantojot lielu skaitu 3D drukāšanas tehnoloģiju.
Apskatīsim dziļāk, kāpēc aviācijas nozare izmanto 3D drukāšanu, un uzzināsim, kā šīs kopīgās priekšrocības var izmantot lidmašīnu ražošanā:
Detaļu integrācija
Detaļu montāžas vājākā vieta ir tā montāžas vieta. Lidmašīnu gadījumā šāds vājums varētu kļūt par kritisku atteices punktu, apdraudot cilvēka dzīvību.
Iekļaujot vairākas detaļas sastāvdaļas vienā 3D drukātā konstrukcijā, montāžas punktu skaits noteikti tiek samazināts. Unikālās ģeometrijas, ko nodrošina 3D drukāšana, var samazināt to, kas parasti sastāv no desmitiem vai simtiem detaļu, līdz tikai dažām — vai vienai daļai. Bez metināšanas, kniedēšanas vai citiem stiprinājumiem, kas nepieciešami detaļu noturēšanai kopā, tiek samazināta ne tikai montāža, bet arī iespējamie bojājumi.
Jo vairāk komponentu tiek konsolidēts, jo lielāki ietaupījumi. Ja dažas detaļas tiek fiksētas pēc montāžas, tā var būt iespēja integrēt dizainu. Sarežģītība bieži vien ir brīva piedevu ražošanā, un visveiksmīgākās daļas izmanto šo aksiomu, cik vien iespējams. Detaļu integrācijas priekšrocības galvenokārt ietver šādas:
Samazināta montāža: tas ietver darbaspēka, krājumu, džigu/instrumentu un galaprodukta ražošanas apjoma samazināšanu. Arī montāžas pārbaudes tiek samazinātas, ievērojami samazinot montāžas kļūdu iespējamību.
Mazāk atteices punktu: tiek samazinātas ilgtermiņa apkopes izmaksas un var samazināt rezerves daļu krājumus. Ja nepieciešams, nelielu partiju nomaiņu var veikt ātri un izdevīgi.
Samazinātas ekspluatācijas izmaksas: pateicoties piedevu ražošanai, detaļu optimizācija, izmantojot dizaina brīvību, uzlabo produkta veiktspēju, ļaujot veikt uzlabojumus, piemēram, daļu svara samazināšanu un labāku siltuma veiktspēju.
Lviegls svars
Lidojumam izmantotajam aprīkojumam "grami ir zelts", un katrs svara zaudēšanas kilograms var ietaupīt simtiem tūkstošu juaņu. Vieglākas sastāvdaļas nozīmē mazāk degvielas, kas ne tikai samazina lidošanas radīto oglekļa emisiju, bet arī samazina lidošanas izmaksas.
3D drukāšana turpina ieviest jauninājumus, pamatojoties uz tradicionālajiem ražošanas materiāliem. Tajās pašās strukturālajās daļās tiek izmantoti 3D drukas materiālu formulējumi ar labāku veiktspēju, lai izveidotu vieglākas gala daļas. Apvienojumā ar vieglām konstrukcijām, piemēram, komponentu integrāciju, 3D drukāšanas topoloģijas optimizāciju un režģu struktūrām, tas ir īpaši izdevīgs gaisa kuģu vieglajam dizainam, padarot to funkcionāli blīvāku.
Uzlabota dizaina brīvība
Daudziem cilvēkiem, kas strādā piedevu ražošanā, patīk apgalvot, ka tehnoloģija piedāvā lielu "dizaina brīvību", jo pirmo reizi var sasniegt sarežģītas ģeometrijas, kuras nevar iegūt citos ražošanas procesos.
Agrāk komponentus ar ļoti sarežģītu dizainu bija grūti vai ļoti dārgi ražot, vai arī tos nevarēja ražot vispār. Izmantojot aditīvus ražošanas procesus, ļoti sarežģītas divdimensiju vai trīsdimensiju metāla detaļas var izgatavot salīdzinoši vienkāršā veidā, un tas ir dzīvotspējīgs veids, kā integrēt strukturālās sastāvdaļas, kas sastāv no cietām un sieta daļām.
Dizaina metodes, piemēram, topoloģijas optimizācija un ģeneratīvais dizains, ir efektīvi palīdzējušas 3D drukāšanai izstrādāt jaunas formas, par kurām vēl nekad nav nācies domāt. Šīs sarežģītās režģu konstrukcijas ne tikai ietaupa svaru, iekļaujot materiālu tikai nepieciešamības gadījumā, bet arī bieži vien ir izturīgākas nekā tradicionālie dizaini. Lai gan daži ierobežojumi joprojām pastāv un var atšķirties atkarībā no 3D drukāšanas tehnikas un izmantotajiem materiāliem, šie ierobežojumi daudzējādā ziņā ir daudz mazāk stingri nekā tradicionālajos atņemšanas ražošanas procesos. Jaunas gaisa kuģa iekšējās un ārējās daļas var izstrādāt, lai aizstātu novecojušas oriģinālās detaļas, un elastīgākus dizaina trikus, lai pievienotu ārkārtēju funkcionalitāti.
Ātrā prototipēšanas iterācija
3D drukāšanas sākotnējās izmantošanas nosaukums ir ātrā prototipēšana. No skiču idejām līdz CAD projektiem līdz pirmajiem prototipiem — pēc tam otrajam, trešajam un tā tālāk — 3D drukāšana paātrina jaunu produktu nonākšanu tirgū. Turbīnu lāpstiņu izgatavošana ar tradicionālo tehnoloģiju no projektēšanas līdz izgatavošanai aizņem aptuveni pusgadu, bet veidnes izgatavošana aizņem aptuveni pusgadu. Tomēr, izmantojot 3D drukāšanas tehnoloģiju, dažu dienu vai nedēļu laikā var panākt ātru apgrozījumu un atkārtojumu.
Mazo partiju ražošana
Aviācijas un kosmosa nozarē, salīdzinot ar automobiļu vai elektroierīču ražošanu, tiek saražots salīdzinoši maz lidmašīnu.
Augstas vērtības, maza apjoma ražošana ir labi piemērota 3D drukāšanai. Lai gan daudziem tradicionālajiem ražošanas procesiem ir nepieciešami dārgi instrumenti un veidņu izgatavošana, radot apjomradītus ietaupījumus masveida ražošanai, piedevu ražošana novērš nepieciešamību pēc veidnēm. Vienlaicīgi var izgatavot vienu vai vairākus gabalus, tostarp dažādus dizainus uz vienas un tās pašas konstrukcijas plāksnes, bez papildu formēšanas vai instrumentu izmaksām.
Lai sasniegtu novirzes punktu starp piedevu ražošanu un tradicionālo ražošanu, parasti ir jāsagatavo simtiem vai tūkstošiem detaļu, līdz tradicionālās tehnoloģijas kļūst rentablākas, un, lai gan tas galu galā var samazināt katras iesmidzināšanas formas daļas izmaksas līdz santīmiem, tas notiek tikai šajā krustojumā. punktu, 3D drukāšana būs rentablāka. Īpaši tad, ja tiek izmantoti augstvērtīgi pielietojuma materiāli, materiālu taupīšana ir obligāta.
Dsākotnējais inventārs
Kad lidaparāts tuvojas tā kalpošanas laika beigām, to bieži var glābt, nomainot noteiktas daļas, lai tā turpinātu lidot. Parastais veids, kā tas tiek darīts, ir izmantot fiziskas noliktavas, kur rezerves daļas vajadzības gadījumā tiek uzglabātas plauktos. Vairumā gadījumu šīs rezerves daļas tiek ražotas vienlaikus ar oriģinālajām sērijveidā ražotajām OEM detaļām un ir rezervētas nolietoto detaļu nomaiņas vajadzībām. Bet, ja šāda vajadzība nekad nerodas, viņi tērē ne tikai laiku un izmaksas to ražošanai, bet arī vairākus gadus, kas pavada plauktos. Sliktāk, ja rodas pieprasījums, rezerves daļas ir beigušās, īpaši tās, kuras uz visiem laikiem vairs netiek ražotas - pat nelielas daļas iztrūkums var iezemēt lidmašīnu.
Tā vietā, lai preces fiziski novietotu plauktos, digitālā inventāra pieeja glabā dizaina failus, kurus var izdrukāt 3D. Detaļas, kuras nepieciešams nomainīt, var izgatavot jebkurā vietā un laikā, izmantojot atbilstošas 3D drukāšanas metodes, turklāt bez nepieciešamības iepriekš ražot dārgas veidnes vai instrumentus. Tā vietā, lai gaidītu oriģinālo iekārtu ražotāju aizkavēšanos, tādējādi samazinot spiedienu uz fizisko inventāru, vienlaikus pagarinot lidojuma laiku, lai tas nespētu lidot nelielas daļas dēļ.
Lidojiet augstāk un tālāk, izmantojot 3D drukāšanu
Lidmašīnu ražošana, sākot no prototipiem līdz rezerves daļām, arvien vairāk gūst labumu no 3D drukas izmantošanas piegādes ķēdē. Decentralizēta ražošana, jaunas dizaina iespējas un laika, materiālu un izmaksu samazinājums nodrošina jaunus veidus, kā lidmašīnas var lidot augstumā.
Pievienotās vērtības ražošanas process aizstāj tradicionālo ražošanu, kas var ietaupīt pelējuma izmaksas un panākt izmaksu samazināšanu un efektivitātes palielināšanos daudzos aspektos. 3D drukas materiāli ir materiālais pamats 3D drukāšanas tehnoloģiju attīstībai, un metāli, keramika un kompozītmateriāli ir jaunas sliedes 3D drukāšanas jomā. Saskaņā ar nozares statistiku, ko publicējusi Wohlers Associates Inc, 3D drukāšanas pakārtotajās lietojumprogrammu nozarēs automobiļu rūpniecība, plaša patēriņa elektronika un aviācija veido lielāko daļu, un metāli, keramika un kompozītmateriāli kļūs par 3D drukāšanas pakārtotajām lietojumprogrammu nozarēm. 3D drukas materiāli.
Saskaņā ar plānu “Ražots Ķīnā 2025” 3D drukāšana ir kļuvusi par galveno virzienu manas valsts inteliģentas ražošanas veicināšanai, un kosmosa nozare ir viena no svarīgākajām piedevu ražošanas pielietojuma jomām. Pašlaik aviācijas jomā gan mājās, gan ārzemēs bezgalīgi parādās lidmašīnas ar augstu Maha skaitli un augstu manevrēšanas spēju un kļūst par vienu no galvenajām nākamās paaudzes kosmosa transportlīdzekļu attīstības tendencēm. Tās dizaina prasības izvirza augstākas prasības projektēšanas un ražošanas procesiem. Lielākajai daļai komponentu ir liela izmēra, sarežģītas formas un vairāku struktūru īpašības. 3D drukas tehnoloģijai ir lielas priekšrocības integrētā liela izmēra detaļu ražošanā, īpašas formas un sarežģītu konstrukcijas detaļu ražošanā, kā arī masveidā pielāgotu konstrukcijas daļu ražošanā.
JR var nodrošināt jums dizainu, 3D drukāšanas procesu, pēcapstrādi, CNC apstrādi un citus vienas pieturas pakalpojumus. Šobrīd tas ir sadarbojies ar daudzām zinātniskās pētniecības iestādēm, universitātēm un uzņēmumiem kosmosa lietojuma jomā un ir apņēmies nodrošināt vispārēju risinājumu metāla netiešajai 3D drukāšanai ar augstas veiktspējas, vieglu un smalku mikrostruktūru.