Kun ilmailuala kamppailee edelleen nousevien kustannusten ja pitkän aikavälin ympäristön kestävyyteen liittyvien huolenaiheiden kanssa, saattaa löytyä ratkaisu, joka voi auttaa ratkaisemaan molemmat ongelmat. Lentokoneiden osia voidaan tällä hetkellä tulostaa 3D-tulosta, mikä ei ainoastaan auta vähentämään päästöjä, vaan tarjoaa myös edullisemman valmistusvaihtoehdon. Itse asiassa Boeing väittää, että käyttämällä 3D-piirrettyjä osia se voi säästää 3 miljoonaa dollaria lentokonetta kohden.
Varasuunnitelma on hyvä tehdä varmuuden vuoksi. Tulevaisuudessa elintärkeät moottorikomponentit ja muut lentokoneiden olennaiset osat voidaan jopa rakentaa tällä tavalla. Mutta miten 3D-tulostus vaikuttaa turvallisuuden ylläpitämisen kannalta välttämättömiin laitteisiin ja järjestelmiin? Miten 3D-tulostuksen ajattelutavan omaksuminen kokoonpanolinjalla vaikuttaisi koko ilmailualaan?
Lentokonekomponenttien 3D-tulostuksen edut
3D-tulostuskomponenttien käytön lentokoneissa edut ylittävät taloudellisia säästöjä. Lisäksi valmistus on nopeampaa ja tarkempaa ja sen hiilijalanjälki pienenee.
Aloita prototyypistä. Uusien prototyyppien tai mallien luomiseen 3D-tulostuskomponenteilla säästyvä aika voi olla tuhansia tunteja päivien tai viikkojen sijaan. Verrattaessa 3D-tulostusta perinteiseen tuotantoon, säätöjen tekeminen on myös yksinkertaisempaa, koska voit nopeasti tuottaa ja arvioida edullisia prototyyppejä halvemmista materiaaleista. Toisin sanoen lopputulosta kevyempiä ja halvempia materiaaleja käyttämällä voidaan simuloida miltä lentokoneen osa näyttäisi ja hyödyntää sitä aerodynaamisissa testauksissa ja analyyseissä sekä tehdä säätöjä ennen investoimista täysihintaisiin metalliosiin.
Lisäksi 3D-tulostus tekee valmistuksesta entistä tarkoituksenmukaisempaa ja tarkempaa, varsinkin kun on kyse valmistusprosessissa käytettävistä jigeistä. Perinteisellä valmistuksella valmistetut osat on pidettävä paikoillaan kiinnikkeillä, kuten metallitapeilla, koneistuksen aikana, jotta voidaan rajoittaa vaihtelua ja virheitä kappaleesta toiseen. Perinteisillä valmistajilla on kuitenkin edelleen vaikeuksia tuhansien valaisimien valmistamiseen tarvittavan ajan tai kustannusten vuoksi. Sitä vastoin 3D-tulostus antaa yrityksille mahdollisuuden tuottaa tavaroita 40 prosenttia pienemmällä rahalla ja työllä kuin muutoin.
Lopuksi kaikki prototyyppien valmistuksessa ja tuotannossa säästetty aika ja vaiva mahdollistaa useampien osien valmistamisen vähemmällä energialla ja jätteellä. Kestävämmän valmistuksen priorisoinnin pitäisi olla itsestäänselvyys, koska sen osuus maailman hiilidioksidipäästöistä on yli viidesosa. Hiilijalanjälkeä pienennetään merkittävästi 3D-tulostuksen avulla, joka voi vähentää materiaalin käyttöä jopa 90 prosenttia.
Onko 3D-tulostus ilmatilassa turvallista?
Silti 3D-tulostukseen liittyy merkittäviä turvallisuusongelmia sen toiminnan vuoksi. Sen sijaan, että osia veistettäisiin painavista materiaalilohkoista, 3D-tulostus edellyttää kevyiden materiaalien kerrostamista osien luomiseksi. Heikompi, huokoinen tai hauras lopputuote on usein delaminaatioprosessin sivuvaikutus. FAA kesti jonkin aikaa varmistaakseen, että 3D-tulostuksen osat epäonnistuivat tai vaurioituivat todennäköisemmin kuin perinteisesti valmistetut osat tiukkojen laitteistosertifiointikriteerien vuoksi. Nyt kun titaanista voidaan nyt tulostaa 3D-tulostus, uudet teknologiat ovat tehneet aineesta ja valmiista tuotteesta entistä vahvemman, ja sertifiointi saattaa sujua vieläkin nopeammin.
Loppujen lopuksi 3D-tulostettuja lentokoneita ja niitä valmistavia osia koskevat turvallisuusmenettelyt ja -ohjeet ovat riittävän perusteellisia takaamaan, että lentokoneeseen päätyvät 3D-tulostetut osat eivät vaaranna turvallisuutta. Sen varmistamiseksi, että 3D-tulostus soveltuu vain ei-turvallisuuden kannalta kriittisiin osiin tai että riittävä tarkastus ja testaus ovat tarpeen ihmisten ja lentokoneiden turvallisuuden varmistamiseksi, DO-254 ja vastaavat ilmailu- ja avaruuslaitteistojen standardit edellyttävät tällä hetkellä perusteellista testausta ja laatuvakuutus.
Ilmailun 3D-tulostuksen trendit
Pieni osa ilmailutekniikan kehitystä on 3D-tulostus. Kuitenkin tapa, jolla lentokoneiden valmistajat ajattelevat vaatimustenmukaisuudesta ja sertifioinnista, voivat muuttua 3D-tulostuksen paradigman seurauksena.
Jotkut lentokoneteollisuuden nykyisistä toimitusketjun ongelmista voidaan ratkaista parannetulla 3D-tulostuksella. Tämän seurauksena se saattaa tukea kaupunkien ilmaliikennettä (UAM). UAM:n ideana on, että jonain päivänä me kaikki voimme valita lentotaksien käytön perinteisten autojen sijasta tai niiden lisäksi. Mutta tarvitsemme paljon pienempiä lentokoneita UAM:n toimintaan. Tätä menettelyä voidaan helpottaa 3D-tulostuksen avulla.
Samoin kuin 3D-tulostus voisi helpottaa lentokoneiden valmistuksen rakennuspalikkalähestymistapaa tulevaisuudessa, näemme myös alan omaksuvan "kokoonpanolinjan" ajattelutavan ohjelmistojen ja laitteistojen yhteensopivuuden ja sertifioinnin rakennuspalikoiden osalta ilmailutekniikassa.
Mallit ovat esimerkiksi tärkeä osa vaatimustenmukaisuutta ja sertifiointia, koska niiden avulla valmistajat ja lentokoneiden kehittäjät voivat sertifioida uusia malleja tehokkaalla ja toistettavalla tavalla.
Ehkä jonain päivänä otat 100-prosenttisesti 3D-tulostetun lentokoneen, ja ehkä jonain päivänä tunnet lentotaksit yhtä hyvin kuin Uber nykyään.