من بين حالات الاستخدام العديدة لتكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في تصنيع طائرات الطيران المدني، يعد تصنيع المكونات هو الأكثر أهمية. على سبيل المثال، طرحت Boom Supersonic لأول مرة طائرة الركاب XB-1 الأسرع من الصوت في نهاية عام 2020 والتي يمكنها الطيران بسرعات مماثلة لطائرة كونكورد. يعد الاستخدام الكبير للمكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد بواسطة هذه الطائرة أحد العوامل الرئيسية التي تجذب الكثير من الاهتمام في هذا القطاع. تعمل الماكينة الكاملة على 21 3 مكونات مصنوعة من سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد، ويتم إنتاجها جميعًا باستخدام طابعات Velo3D المصنوعة من معدن الياقوت ويتم تطبيقها على المحركات وأنظمة التحكم البيئي. لا يؤدي هذا البرنامج إلى زيادة أداء الطائرات فحسب، بل يعمل أيضًا على تقصير دورة التصنيع بشكل كبير وتقليل النفقات.
وفي حالة أخرى، تعمل إيرباص مع ستراتاسيس منذ عام 2013 لاستخدام مواد البوليمر على نطاق واسع لبناء مكونات الطائرة A350XWB، وبالتالي تحقيق تركيب وحدة واحدة لأكثر من 500 قطعة. من بين الأنظمة العديدة الموجودة على متن الطائرة، تغطي هذه الأجزاء القنوات ومشابك الكابلات والمرفقات والإنشاءات الأخرى. علاوة على ذلك، قامت الخطوط الجوية القطرية باستبدال ستارة باب المقصورة بتقنية FDM ومواد ULTRAM 9085 لطائرة A350XWB، التي تضم حاليًا أكبر مكون طائرة مطبوع ثلاثي الأبعاد في 1140720240. في حين يتم تطبيق تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في طائرات إيرباص، فإن هذه حالة تطبيق لمواد البوليمر. أنتجت مجموعة Liebherr أقواس معدات الهبوط المصنوعة من سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد لطائرة A350 XWB وخطوط الأنابيب الهيدروليكية المتكاملة المصنوعة من سبائك التيتانيوم لطائرة Airbus A380 باستخدام تقنية SLM، على سبيل المثال.
في إنتاج المحرك، تعمل تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أيضًا بشكل جيد حقًا. باعتبارها شركة تابعة لشركة Rolls Royce من إسبانيا، أنتجت ITP Aero جهاز UltraFan جديدًا باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد ® ويشكل غلاف محمل ذيل المحرك (TBH) أحد بنياته الأساسية. سيتم توصيل الطائرة والمحرك بهذا الجزء. باستخدام كمية صغيرة فقط من المسحوق والحفاظ على 25% من المواد، تسمح الطباعة ثلاثية الأبعاد للشخص بإنشاء أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة، كما تقول شركة ITP Aero. لا تعمل تقنية التصنيع هذه على تقليل انبعاثات الكربون خلال عملية الإنتاج فحسب، بل تعمل أيضًا على تحسين أداء المكونات والاعتمادية، وبالتالي تعود بالنفع على البيئة.
باستخدام تكنولوجيا التصنيع المضافة، بدأت شركة الطيران والدفاع السويدية Saab في إنتاج الأجزاء الداخلية لطائراتها المقاتلة. أجرت الشركة أول رحلة تجريبية لمكون مطبوع ثلاثي الأبعاد - فتحة من النايلون مصممة للبقاء على قيد الحياة في البيئات الخارجية. ويدرس صعب أيضًا استخدام تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في صناعة الطائرات، لا سيما في البحث عن مواد أكثر متانة وتطوير نظام طباعة ثلاثي الأبعاد متنقل لإيصاله إلى قواعد مختلفة، حتى لو كان ذلك تطبيقًا لمادة النايلون.
بقياس 455 × 295 × 805 ملم، تعاونت مجموعة سافران مع SLM Solutions لإنشاء مكون معدات الهبوط الأمامية لطائرة نفاثة رجال الأعمال. إنها الأولى من نوعها في العالم التي تقوم بطباعة مكونات طائرة بهذا الحجم الكبير باستخدام تقنية SLM. يهدف هذا البحث إلى إظهار أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد SLM يمكن أن تنتج مكونات مهمة ذات جدوى. عادة، تقوم ثلاثة أجزاء مزورة وتصنيع خماسي المحاور بتجميع مكونات معدات الهبوط التقليدية. يجب إعادة بناء المكونات لتتناسب مع سمات عملية إنتاج طبقة الطباعة ثلاثية الأبعاد تلو الأخرى. وهذا لا يوفر وقت عملية التصنيع بأكملها فحسب، بل يدمج أيضًا الأجزاء الثلاثة الأصلية في قطعة واحدة، وبالتالي تقليل الوزن بنسبة 15% تقريبًا.
28 3أجزاء سبائك التيتانيوم المطبوعة ثلاثية الأبعاد، والتي يتم توصيلها على التوالي ببوابة الصعود إلى الطائرة وبوابة الخدمة وأبواب الشحن الأمامية والخلفية لجسم الطائرة الأمامي والخلفي الأوسط، تتضمن أيضًا الرحلة الافتتاحية للطائرة الكبيرة المحلية C919. إن إنتاج هذه المكونات لا يعزز أداء الطائرة فحسب، بل يقلل أيضًا من وقت التصنيع ونفقاته بشكل كبير.
أدى استخدام تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في بناء طائرات الطيران المدني إلى فوائد مختلفة. أولا وقبل كل شيء، يمكنها إنتاج مكونات هيكلية معقدة بسرعة، وبالتالي تعزيز فعالية الإنتاج. يستخدم تصنيع المكونات التقليدية الكثير من المواد ويتطلب معالجة معقدة. يمكن رش مساحيق معدنية دقيقة وصهرها في طبقات باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، وبناء مكونات معقدة طبقة تلو الأخرى، وبالتالي تقليل هدر المواد واستهلاك الطاقة.
ثانيًا، يمكن تحقيق التصميم الأمثل للمكونات باستخدام تقنيات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. يمكن إنتاج أشكال هندسية معقدة عن طريق تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، وهي عملية تمثل تحديًا في تقنيات الإنتاج التقليدية. لتحقيق أقصى قدر من حقن الوقود، على سبيل المثال، قم بإنشاء قنوات صغيرة داخل فوهة الوقود، أو قم بطباعة هياكل معقدة داخل غرفة الاحتراق لرفع كفاءة الاحتراق. وبصرف النظر عن تعزيز أداء المكونات، فإن هذه التصاميم المحسنة تقلل من استهلاك وقود الطائرات والملوثات.
علاوة على ذلك، فإن تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تتميز بتصميم خفيف الوزن. تحسين أداء الطائرات في صناعة طائرات الطيران المدني يعتمد في الغالب على الوزن الخفيف. تعمل المكونات خفيفة الوزن ذات الأشكال المعقدة المصنعة باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على توفير الوزن بشكل كبير مع ضمان القوة. وهذا يزيد من قدرة الطائرة على التحمل ومسافة الطيران بالإضافة إلى الاقتصاد في استهلاك الوقود.
ومع ذلك، هناك أيضًا بعض الصعوبات في استخدام تكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في إنتاج طائرات الطيران المدني. بادئ ذي بدء، فإن سرعة الطباعة البطيئة إلى حد ما تحد من إمكانية تطبيق الإنتاج الضخم. على الرغم من أن سرعة الطباعة تتحسن تدريجيًا مع تطور التكنولوجيا باستمرار، إلا أنه لا تزال هناك حاجة إلى المزيد من التحسين والتحسين. ثانياً، هناك مشكلة حاسمة أيضاً تتمثل في تقييد اختيار المواد. على الرغم من أن المواد المعدنية مثل سبائك التيتانيوم وسبائك الألومنيوم قد تم استخدامها على نطاق واسع في الطباعة ثلاثية الأبعاد في الوقت الحاضر، إلا أنه لا تزال هناك حاجة إلى المزيد من المواد الجديدة ذات القوة العالية والمقاومة الكبيرة للتآكل ومقاومة الحرارة العالية لتلبية الاحتياجات الخاصة لتصنيع طائرات الطيران المدني.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-additive-manufacturing-of-titanium.html