پرینتر سه بعدی در صنعت هوافضا

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا

می شود گفت آینده صنعت هوافضا را پرینت سه بعدی کامل خواهد کرد. کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا به طور دقیق در تمام بخش ها قابل مشاهده است:

طراحی ارتباطات

طراحی در صنعت هوافضا اغلب به عنوان مدل­های مفهومی که اجزای یک هواپیما را نشان می­دهند آغاز می­شود. این­ها اغلب به طور منظم برای آزمایش­های آیرودینامیکی مورد استفاده قرار می­گیرند که برای هوافضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. SLA و Material Jetting برای تولید مدل­های با جزئیات بالا، صاف و مقیاس از طرح­ های هوافضا استفاده می­شوند. مدل­های دقیق اجازه می­دهد تا قصد طراحی به وضوح بیان شود و شکل کلی یک مفهوم را به نمایش بگذارد.

مرحله اعتبار سنجی

امروزه نمونه سازی با استفاده از چاپ سه بعدی در صنعت هوافضا متداول شده است. از یک محفظه چرخ دنده فرود تمام اندازه که به سرعت با FDM کم هزینه چاپ می­شود تا یک مدل مفهومی صفحه کنترل با تمام جزئیات و رنگ بالا، یک فرایند پرینت سه بعدی مناسب برای هر نوع نمونه سازی نیاز دارد. مواد مهندسی برای چاپ سه بعدی همچنین امکان آزمایش و اعتبار کامل عملکرد نمونه اولیه را فراهم می­کند.

پیش تولید

یکی از زمینه ­های پرینت سه بعدی مخرب و ارزشمند، تولید ابزارهای ارزان قیمت سریع برای قالب گیری تزریقی، ترموفورمینگ، جیگ و وسایل است. در صنعت هوا فضا، این اجازه می­دهد تا ابزارها سریعاً با هزینه کم تولید شوند و سپس برای تولید قطعات کم تا متوسط مورد استفاده قرار گیرند. این اعتبار هنگام سرمایه گذاری در ابزارهای پرهزینه در مرحله تولید، خطر را کاهش می­دهد و همچنین می­تواند اجزای تولید را برای مقادیر حداکثر 5000 تا 10000 قطعه تهیه کند.

تولید

از آنجا که حجم تولید در صنعت هوافضا به طور کلی زیاد است (بیش از 70،000 قطعه در سال)، چاپ سه بعدی عمدتا در گذشته به عنوان راه حل نمونه سازی استفاده می­شد تا ساخت قطعات نهایی. بهبود اندازه چاپگرهای صنعتی، سرعت چاپ آنها و مصالح موجود به این معنی است که چاپ سه بعدی در حال حاضر گزینه­ای مناسب برای بسیاری از تولیدات با اندازه متوسط، به ویژه برای ساخت داخلی با کیفیت بالا است.

سفارشی سازی

هنگامی که هزینه اجزای بسیار پیچیده یکبار مصرف را می­توان با بهبود چشمگیر در عملکرد هواپیما توجیه کرد، کاربردهای پرینت سه بعدی بر صنعت هوافضا تأثیر می­گذارد: متوسط هواپیمای شرکتی 75000 مایل در ماه سفر می­کند و یک جزء واحد که طراحی و تولید شده است. با چاپ سه بعدی ، 2.1% کشش هوا را کاهش می­دهد و هزینه سوخت را 5.41% کاهش می­دهد! تعدیلات کوچک مانند این مثال به طرز عظیمی بر زندگی تأثیر می­گذارد.

قطعات را می­توان برای یک هواپیمای خاص (سفارشی، براکت سبک) یا نوع هواپیما (بار، مسافر یا حتی هلیکوپتر) طراحی کرد. پرینت سه بعدی همچنین تجمیع بخشی و بهینه سازی توپولوژی بسیاری از اجزای سفارشی هوافضا را فراهم می­کند. این مورد در مطالعه موردی در بخش دوم بیشتر مشخص شده است.

موارد رایج استفاده از چاپ سه بعدی در هوافضا

Jigs & Fixtures

مزایای بزرگی برای برخی از کاربردی­ترین برنامه­ های چاپ سه بعدی وجود دارد، از جمله دستگاه ­های جیگ و وسایل. برای هر هواپیمای جداگانه، شرکت­ ها صدها دستگاه، راهنما، قالب و اندازه گیری سه بعدی دارند که عموماً 60 تا 90 درصد هزینه و زمان سربازی را در مقایسه با سایر مراحل تولید کاهش می­دهد.

جایگزین ها

جایگزین­ ها قطعاتی هستند که در طول تولید مورد استفاده قرار می­گیرند و نمایانگر اجزایی هستند که بعداً در مجموعه­ های نهایی نصب می­شوند. جایگزین­ ها عمدتا برای آموزش استفاده می ­شوند. ناسا و چندین پایگاه نیروی هوایی معمولاً از قطعات جانشین در طبقه تولید استفاده می­کنند.

قطعه ساخته شده در پرینت سه بعدی صنعت هوافضا

براکتهای نصب

چاپ سه بعدی معمولاً برای تولید براکت­های فلزی با حجم کم (با DMSL/SLM) استفاده می­ شود که سیستم ­های پیچیده نجات دهنده زندگی را به دیوار داخلی هواپیما نصب می­کند.

نمونه های اولیه بصری با جزئیات بالا

پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا با استفاده از متریال جتینگ می ­تواند طرح ­های چند رنگی با سطح پایان قابل مقایسه با قالب تزریق تولید کند. این مدل­ های بصری جذاب به طراحان اجازه می­دهد تا قبل از تصمیم گیری در مورد تولید، از شکل و تناسب قطعات بیشتر مطلع شوند.

این روش بسیار دقیق نمونه سازی برای آزمایش و تجزیه و تحلیل آیرودینامیک نیز ایده آل است، زیرا سطح قابل دستیابی اغلب نمایانگر قسمت نهایی است.

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوا فضا، بر زیبایی و عملکرد قطعات متکی است، مانند دستگیره درها و محفظه­ های سبک برای کنترل چرخ­ها و طراحی کامل داشبورد داخلی استفاده می ­شود.

ملاحضات تولید

آزادی طراحی هندسی

برنامه ­های هوافضا از مواد مهندسی پیشرفته و هندسه­ های پیچیده برای کاهش وزن و بهبود عملکرد استفاده می­کنند. قطعات هوافضا اغلب شامل کانال­های داخلی برای سرمایش مطابق، ویژگی ­های داخلی، دیوارهای نازک و سطوح منحنی پیچیده است.

چاپ سه بعدی قادر به ساخت چنین ویژگی­ هایی است و علاوه بر این امکان ساخت سازه­ های بسیار پیچیده و سبک با ثبات بالا را فراهم می­کند. این درجه بالای آزادی طراحی، بهینه سازی توپولوژیکی قطعات و ادغام ویژگی­ های عملکردی را در یک جزء واحد امکان پذیر می­کند. همچنین، برخی از کاربرد­های پرینت سه بعدی، مانند SLS، DMSL/SLM  و Binder Jet ، قادر به تولید دسته­ای کوچک با هزینه واحد مناسب هستند.

تجمیع در یک بخش واحد

آزادی طراحی ارائه شده توسط فرایند چاپ سه بعدی همچنین امکان ادغام چندین قسمت را در یک جزء واحد فراهم می­کند. این منجر به صرفه جویی در وزن (و در نتیجه کاهش هزینه) می­شود و همچنین میزان موجودی ذخیره شده در هر زمان را کاهش می­دهد.

پایان سطح

پایان سطح برای صنعت هوا فضا بسیار مهم است. قطعات چاپ سه بعدی را می­توان پس از پردازش تا سطح بسیار بالایی پردازش کرد. برخی از فن آوری­ها مانند مواد جت، می­توانند قطعاتی با قالب گیری صاف و تزریق مانند پایان کار چاپگر با پردازش کمی مورد نیاز تولید کنند. قطعات فلزی با کارایی بالا که با DMSL/SLM تولید می­شوند یا قطعات فلزی کم هزینه تولید شده با Binder Jetting نیز می­توانند پس از چاپ صاف و صیقل داده شوند یا با استفاده از ماشین CNC کار کنند تا دقت و سطح آنها بهبود یابد

گرایش قسمت

برای قطعات کاربردی که بار برهنه می­شوند جهت بخشی در پلت فرم ساخت بسیار مهم است. با توجه به لایه به لایه بودن چاپ سه بعدی، اکثر قطعات دارای خواص مکانیکی ناهمسانگرد هستند و در جهت Z ضعیف­تر خواهند بود. این امر باید در حین طراحی مورد توجه قرار گیرد.

ساختارهای پشتیبانی

از سازه ­­های پشتیبانی در چاپ سه بعدی در صنعت هوافضا برای ارائه یک پایه محکم برای رسوب مواد در بالای برجستگی­ها یا در دیوارهایی با زوایای تند (بالای 45 درجه) استفاده می­شود. پشتیبانی همچنین در چاپ سه بعدی فلزی بسیار مهم است، زیرا قطعات را در صفحه ساخت و پیچ و تاب می­کند.

قسمت­هایی که بر روی تکیه گاه­ها چاپ می­شوند دارای سطح پایینی هستند و برخی از علامت­های ناشی از برداشتن ساپورت را دارند. اگر مطلوب نباشد، فرآیندهایی وجود دارند که نیازی به ساختارهای پشتیبانی ندارند مانند SLS و  Binder Jetting.

مواد چاپ سه بعدی برای کاربردهای هوافضا

جدول زیر مواد پیشنهادی برای کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا را خلاصه می­کند:

مواد توصیه شده فرآیند توصیه شده الزامات بخش نمونه کاربرد
نایلون پر از شیشه SLS قطعات عملکردی مقاوم در برابر حرارت قاب نازل آسفالت محفظه موتور
رزین استاندارد SLA دستگیره¬های کاربردی سفارشی قسمت کنترل کنسول لوازم کابین
نایلون 12 SLS مجاری انعطاف پذیر و فعالان زیر مجرای جریان هوا مجاری هوا
رزین استاندارد SLA قطعات بزرگ با سطح صاف پشتی صندلی و درهای ورودی پانل¬های اندازه کامل
رزین یا موم ریخته گری SLA مواد جت زدن و ریخته گری قطعات فلزی با استفاده از الگوهای چاپ سه بعدی براکت و دستگیره در قطعات ریخته گری فلزی
تیتانیوم یا آلومینیوم DMLS/SLM قطعات فلزی یکپارچه، سبک وزن و کاربردی سوسپانسیون استخوان جناق و موتور جت GE اجزای فلزی
دیجیتال ABS مواد جت زدن پایان استفاده از حاشیه¬های صفحه سفارشی رابط داشبورد حاشیه¬ها
رزین شفاف SLA مواد جت زدن و مدل¬های کاملاً شفاف و با جزئیات بالا نمونه¬های اولیه چراغ جلو چراغ¬ها

سخن پایانی

کاربردهای پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا فرصت­های امیدوارکننده­ای را برای تولید حجم کم هوافضا ارائه می­دهد. آنچه قبلاً یک فناوری جدید برای نمونه سازی اولیه بود امروزه به عنوان ابزاری در مقیاس کامل برای تولید قطعات مورد استفاده نهایی مورد استفاده قرار می­گیرد.

ما بر این باوریم که پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا با استفاده از فرآیندهایی مانند طراحی مولد و بهینه سازی توپولوژی برای کاهش وزن – آرزوی دست نیافتنی مهندسی هوانوردی و یکی از بزرگ­ترین چالش­ها در این صنعت، از تولید افزایشی سود خواهد برد.

ما دقیقاً نمی­دانیم که چه زمانی می­توانیم هواپیماها را به طور کامل مجهز به قطعات چاپ سه بعدی ببینیم اما مطمئناً کنجکاو هستیم که ببینیم آینده چه چیزی را برای این صنعت نوآورانه سریع به ارمغان خواهد آورد.

باز کردن چت
1
Scan the code
ماداتکنولوژی
سلام👋
چگونه می توانم کمک کنم؟