کاربردهای چاپ سه بعدی هوافضا

مقدمه صنعت هوافضا و دفاع (A & D) یک مثال عالی برای استفاده از تولید افزایشی (AM) است (که معمولاً به عنوان چاپ سه بعدی نامیده می­شود) با ارزش پیشنهادی واضح و توانایی ایجاد قطعاتی که قوی­تر و سبک­تر از قطعات ساخته شده با استفاده از تولید قدیمی هستند. صنعت A&D در اوایل پذیرش چاپ سه بعدی بود و هنوز هم در توسعه آن سهیم است. برخی از شرکت­های هوافضا از سال 1989 شروع به استفاده از این فناوری کردند و طی چند دهه آینده، پذیرش چاپ سه بعدی به میزان قابل توجهی افزایش یافت. در سال 2015، صنایع هوافضا و دفاع تقریباً 16 درصد از درآمد جهانی چاپ \$4.9+ میلیارد دلاری چاپ سه بعدی را به خود اختصاص دادند. این مقاله مروری بر استفاده از چاپ سه بعدی در صنعت هوافضا دارد. در مورد الزامات طراحی قطعات مورد استفاده در هواپیما بحث می­شود و توصیه­های طراحی برای کاربردهای معمول (و نه چندان رایج) هوافضا ارائه می­شود. طیف وسیعی از مواد پرطرفدار چاپ سه بعدی برای صنعت هوافضا مناسب است و همراه با مطالعات موردی ارائه می­شود جایی که چاپ سه بعدی با موفقیت اجرا شده است. ادغام چاپ سه بعدی در گردش کار طراحی چاپ سه بعدی در تمام مراحل گردش کار طراحی برای برنامه­های کاربردی در صنعت هوافضا اجرا می­شود. در اینجا این است که چگونه: 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 طرح­های هوا فضا 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 چاپ 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 زمینه­های 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، فناوری­های چاپ 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. چاپ 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 فضا Jigs & Fixtures مزایای بزرگی برای برخی از کاربردی­ترین برنامه­های چاپ سه بعدی وجود دارد، از جمله دستگاه­های جیگ و وسایل. برای هر هواپیمای جداگانه، شرکت­ها 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. جایگزین­ها جایگزین­ها قطعاتی هستند که در طول تولید مورد استفاده قرار می­گیرند و نمایانگر اجزایی هستند که بعداً در مجموعه­های نهایی نصب می­شوند. جایگزین­ها عمدتا برای آموزش استفاده می­شوند. ناسا و چندین پایگاه نیروی هوایی معمولاً از قطعات جانشین در طبقه تولید استفاده می­کنند.