Tämän vuoden TCT Asia 3D Printing Exhibition ja Zhuhai Air Show aikana "massatuotannosta" on tullut uusin sanasto, joka kuvaa metallin 3D-tulostustekniikkaa. "Lisää mahdollisuuksia ilmailu-avaruusosien massatuotantoon" ja "massatuotantoon" ei vain saa meidät ihmettelemään, kehittyykö metallin 3D-tulostus niin nopeasti ja luotettavasti?
Syy brändin omistajan julkisuuteen johtuu siitä, että on olemassa luotettavia tapauksia, jotka tukevat tätä retoriikkaa. Tyypillisin edustaja on se, että GE Aviation on valmistanut yli 100,000 suutinpäätä ja soveltanut niitä edistyneimpiin moottoreihin:
GE9X Boeing 777X:ssä
LEAP{0}}A Airbus A320 NEO:lla
LEAP-1B Boeing 737MAXin kuljettajana
LEAP{0}}C kiinalaisessa C919:ssä
Se yhdistää 20 hitsaamalla valmistettua osaa tarkaksi kokonaisuudeksi, mikä vähentää tuotteen painoa 25 prosenttia edelliseen sukupolveen verrattuna, parantaa kestävyyttä 5-kertaisesti ja lisää kustannustehokkuutta 30 prosenttia. Sen monimutkainen ominaisuusrakenne vaatii vain Se voidaan valmistaa 3D-tulostusprosessilla. Tämän tapauksen menestys osoittaa, että metallin 3D-tulostus on mahdollista massatuotantoon.
Vaikka kotimaisia tapauksia metallin 3D-tulostuksen massatuotannosta ilmailualalla ei ole julkaistu, johtolankoja voidaan silti saada. Sixth Academy of Aerospace Science and Technology -akatemian viimeisimmässä hakemusasiassa todetaan, että 85-tonnisen avoimen syklin nestemäisen happikerosiinimoottorin kehitys- ja valmistusprosessissa "3D-tulostuksen avainkomponentit ovat olleet testattu kymmeniä kertoja pitkäaikaisissa testeissä. arviointi". Tämä todistaa sivulta, että metallin 3D-tulostustekniikalla valmistettujen osien laatu on luotettavaa ja ilmailualan hyväksyttävissä. Seuraavaksi kuvataan tuotannon näkökulmasta, mitkä tekijät vaikuttavat ilmailualan massatuotantoon.
1. Tuotteen johdonmukaisuus, avaintekijä toistettavan valmistuksen kannalta
Erävalmistuksen toteutuminen tarkoittaa, että jokainen metallilla 3D-tulostuksella yhdessä erässä tai useissa erissä valmistettu osa on osien laadun, suorituskyvyn ja mittatarkkuuden suhteen täysin yhdenmukainen, eli teknologialla on saavutettu toistettava valmistuslaatu. Tämä asettaa tiukat vaatimukset painolaitteille ja prosessistandardeille.
Laitteiden virityksen on täytettävä tiukat standardit ja kyettävä saavuttamaan toistettava valmistuslaatu, jotta massatuotannon perusedellytykset ovat olemassa. Mutta tämä on vain systemaattinen kuvaus, mutta se sisältää laajan valikoiman, kuten savun poistamisen ja ilmavirran säätelyn muodostustilassa painatusprosessin aikana, lasertehon vakauden säätöä ja kunkin osan energian säätelyä. alusta hyväksyttävällä alueella, painatus Kammion happipitoisuuden säätö ja rakentamisen valmistumisen jälkeen tarvittava jälkikäsittely jne. järjestettävien antureiden määrä voi nousta tuhansiin. GE on myös tehnyt yksityiskohtaisia tutkimuksia, analyyseja ja muunnoksia hankituille Concept Laser -tulostimille massavalmistuskapasiteetin täyttämiseksi.
2. Hyvin koulutetut insinöörit ovat kriittisiä
Metallin 3D-tulostusteknologiaan tarvitaan varmasti paljon ammatillista tietämystä, mutta se ei edellytä yhden henkilön moniosaamista. Tämä tekniikka sisältää paljon teknisiä yksityiskohtia, kuten suunnittelun lisäainevalmistukseen, ammattitaitoisen käytön ja huollon, painoprosessin kehittämisen ja materiaalin laadunvalvonnan, jälkikäsittelyn ja niin edelleen.
Lähes kaikki nämä mukana olevat prosessit vaikuttavat suoraan siihen, onko tuotteen valmistuslaatu tasainen. Ilmailu- ja avaruusteollisuudelle palveluja tarjoaville toimittajille näiden yhteyksien kyvyt ovat välttämättömiä, erityisesti hyvin koulutettuja insinöörejä. Näiden erikoistaitojen omaavien insinöörien kehittäminen on kallista ja aikaa vievää, mutta välttämätöntä.
3. Valmistuskustannusten on edelleen laskettava
On syytä huomauttaa, että 3D-tulostustekniikkaa ei oteta laajalti käyttöön ja massatuotantona, ellei sijoitetun pääoman tuotto ylitä muita käytettävissä olevia tuotantomenetelmiä. Ilmailu- ja avaruusalalle kustannukset eivät näytä olevan tärkein asia, mutta hinta vaikuttaa silti siihen, voidaanko massatuotantoa saavuttaa.
Itse koneen korkea hinta on suuri ongelma. Kymmenen vuoden teknologian kertymisen ja T&K-iteraatioiden jälkeen 3D-tulostimien laitekustannukset ovat kuitenkin laskeneet huomattavasti alkuaikaan verrattuna. Myös materiaalikustannusten kehitys on jatkuvaa. Olipa kypsän teknologian tai kilpailun näkökulmasta katsottuna, valmistuskustannusten jatkuva aleneminen on väistämätöntä.
4. Automaattisia säätöjä ja tuotantoa tulee yhä enemmän
Inhimillisten virheiden minimoiminen on erittäin tärkeää metallilisäaineiden valmistuksessa. Esimerkiksi pisteen koon ja usean laserin päällekkäisyyden parametreja säädettäessä insinöörien arvio voi olla erilainen. Siksi jotkin laitevalmistajat, kuten Farsoon Hi-Tech, kehittivät itsenäisesti "Multi-laser älykkään kalibrointijärjestelmän", joka ratkaisee usean laserin päällekkäisen johdonmukaisuuden haasteen suurimmassa määrin tehden tulostuslaadusta ja suorituskyvystä tasaisemman.
Muita ihmisen aiheuttamia virheitä ovat rakennusalustojen tasoitus, putkien jauhepuhdistus sisäosien sisällä sekä tukien poisto ja jälkikäsittely. Nykyiset ohjelmistot ja laitteistot tekevät näistä prosesseista älykkäämpiä. Vaikka nykyinen automaatioaste on vielä rajallinen, voidaan nähdä, että tämä tulee olemaan trendi.
Tee yhteenveto
Metallin lisäainevalmistusteknologian sovellusetuja ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ovat vapautettu suunnittelu, korkea materiaalin käyttöaste, alhaiset valmistuskustannukset ja nopea valmistus. Varhaisten epäilyjen jälkeen se alkoi kehittyä nopeasti.
Metalli 3D-tulostus ei ole vain "voidaan tulostaa", suorituskyvyn on täytettävä asennusvaatimukset, massatuotannon on oltava vakaata, tehokasta ja johdonmukaista, kustannuksia on edelleen pienennettävä ja suunnittelun ja prosessien parantamisen ja päivittämisen innovaatiokyky. on parannettava edelleen. Vain tällä tavalla siitä voi tulla välttämätön osa valmistuksen toimitusketjua, ja tämä kerran "ei-valtavirran" prosessi voi selviytyä kylmänä talvena.