خلال معرض TCT Asia 3D للطباعة هذا العام ومعرض Zhuhai الجوي ، أصبح "التصنيع الشامل" أحدث المفردات لوصف تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. "توفير المزيد من الإمكانيات للإنتاج الضخم لأجزاء الفضاء" و "للإنتاج الضخم" لا يجعلنا نتساءل فقط ، هل تتطور الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية بهذه السرعة والموثوقية؟
سبب قيام مالك العلامة التجارية بهذا الدعاية هو وجود حالات موثوقة لدعم هذا الخطاب. الممثل الأكثر شيوعًا هو أن GE Aviation حققت تصنيع أكثر من 100 رأس فوهة 000 وطبقتها على المحركات الأكثر تقدمًا:
GE9X على بوينج 777X
LEAP -1 A على Airbus A320 NEO
LEAP -1 B تحملها طائرة بوينج 737MAX
LEAP -1 C في C919 الصينية
فهو يجمع بين 20 جزءًا مصنوعًا من اللحام في وحدة كاملة دقيقة ، مما يقلل من وزن المنتج بنسبة 25 في المائة مقارنة بالجيل السابق ، ويحسن المتانة بنسبة 5 مرات ، ويزيد من فعالية التكلفة بنسبة 30 في المائة. تتطلب بنية الميزات المعقدة الخاصة به فقط ويمكن تصنيعه من خلال عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد. يظهر نجاح هذه الحالة أن الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ممكنة للإنتاج بالجملة.
على الرغم من عدم نشر الحالات المحلية للتصنيع الجماعي للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن في مجال الفضاء ، لا يزال من الممكن التقاط القرائن. في أحدث حالة تطبيقية للأكاديمية السادسة لعلوم وتكنولوجيا الفضاء الجوي ، ذكر أنه في عملية تطوير وتصنيع 85- طن محرك كيروسين الأكسجين السائل ذي الدورة المفتوحة ، "كانت المكونات الرئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد اختبرت عشرات المرات في اختبارات طويلة الأمد. التقييم ". هذا يثبت من الجانب أن جودة الأجزاء المصنعة بواسطة تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية موثوقة ويمكن قبولها في مجال الطيران. بعد ذلك ، من وجهة نظر الإنتاج ، سيتم وصف العوامل التي تؤثر على الإنتاج الضخم في قطاع الطيران.
1. اتساق المنتج ، عامل رئيسي في التصنيع القابل للتكرار
يعني تحقيق التصنيع الدفعي أن كل جزء يتم تصنيعه بواسطة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد دفعة واحدة أو على دفعات متعددة متسق تمامًا من حيث جودة الجزء والأداء ودقة الأبعاد ، أي أن التكنولوجيا قد حققت جودة تصنيع قابلة للتكرار. هذا يضع متطلبات صارمة على معدات الطباعة ومعايير العملية.
يجب أن يفي ضبط المعدات بالمعايير الصارمة وأن يكون قادرًا على تحقيق جودة تصنيع قابلة للتكرار ، بحيث تتوفر الشروط الأساسية للإنتاج بالجملة. لكن هذا مجرد وصف منهجي ، ولكنه يتضمن نطاقًا واسعًا ، مثل إزالة الدخان وتنظيم تدفق الهواء في مساحة التشكيل أثناء عملية الطباعة ، والتحكم في ثبات طاقة الليزر ، وتنظيم الطاقة لكل جزء من أجزاء النظام الأساسي ضمن نطاق مقبول ، طباعة ، التحكم في محتوى الأكسجين في الغرفة والمعالجة اللاحقة المطلوبة بعد اكتمال البناء ، وما إلى ذلك ، يمكن أن يصل عدد أجهزة الاستشعار التي يجب ترتيبها إلى الآلاف. أجرت جنرال إلكتريك أيضًا بحثًا تفصيليًا وتحليلًا وتحويلًا على طابعات Concept Laser التي تم شراؤها لتلبية قدرة التصنيع الشامل.
2. المهندسين المدربين تدريبا جيدا أمر بالغ الأهمية
بالنسبة لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن ، لا بد أن يكون هناك الكثير من المعرفة المهنية ، ولكنها لا تتطلب أن يكون شخصًا واحدًا متعدد المهارات. تتضمن هذه التقنية الكثير من التفاصيل الفنية ، مثل تصميم التصنيع الإضافي والتشغيل الماهر والصيانة وتطوير عملية الطباعة ومراقبة جودة المواد والمعالجة اللاحقة وما إلى ذلك.
ستؤثر جميع هذه العمليات المعنية تقريبًا بشكل مباشر على ما إذا كانت جودة تصنيع المنتج موحدة. بالنسبة للموردين الملتزمين بتقديم الخدمات لصناعة الطيران ، فإن المواهب في هذه الروابط لا غنى عنها ، لا سيما أولئك الذين هم مهندسون مدربون جيدًا. إن تطوير المهندسين بهذه المهارات المتخصصة أمر مكلف ويستغرق وقتًا طويلاً ، ولكنه ضروري.
3. يجب أن تستمر تكاليف التصنيع في الانخفاض
وتجدر الإشارة إلى أن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لن يتم تبنيها على نطاق واسع ولن يتم إنتاجها بكميات كبيرة ما لم يتجاوز العائد على الاستثمار طرق الإنتاج المتاحة الأخرى. بالنسبة لمجال الفضاء ، لا يبدو أن التكلفة هي أهم شيء ، لكن التكلفة لا تزال تؤثر على إمكانية تحقيق الإنتاج الضخم.
تعتبر التكلفة العالية للآلة نفسها مشكلة كبيرة. ومع ذلك ، بعد عشر سنوات من تراكم التكنولوجيا وتكرار البحث والتطوير ، انخفضت تكلفة معدات الطابعات ثلاثية الأبعاد بشكل كبير مقارنة بالأيام الأولى. وبالمثل ، هناك اتجاه ثابت في تكاليف المواد. بغض النظر عن منظور التكنولوجيا الناضجة أو من منظور المنافسة ، فإن التخفيض المستمر لتكاليف التصنيع سيكون حتميًا.
4. سيكون هناك المزيد والمزيد من عمليات الضبط والإنتاج الأوتوماتيكية
يعد تقليل الخطأ البشري أمرًا مهمًا جدًا لتصنيع الإضافات المعدنية. على سبيل المثال ، عند ضبط معلمات حجم البقعة وتداخل الليزر المتعدد ، قد يكون حكم المهندسين مختلفًا. لذلك ، طورت بعض الشركات المصنعة للمعدات مثل Farsoon Hi-Tech بشكل مستقل "نظام معايرة ذكي متعدد الليزر" والذي يحل التحدي المتمثل في تناسق تداخل الليزر المتعدد إلى أقصى حد ، مما يجعل جودة الطباعة والأداء أكثر اتساقًا.
تشمل الأخطاء الأخرى التي يسببها الإنسان تسوية ركائز البناء ، وتنظيف المساحيق للأجزاء الداخلية للأنابيب ، وإزالة الدعم والمعالجة اللاحقة. تجعل البرامج والأجهزة الحالية هذه العمليات أكثر ذكاءً. على الرغم من أن الدرجة الحالية من الأتمتة لا تزال محدودة ، يمكن ملاحظة أن هذا سيكون اتجاهًا.
لخص
تشمل مزايا تطبيق تكنولوجيا تصنيع المواد المضافة المعدنية في مجال الفضاء تصميمًا متحررًا ، واستخدامًا عاليًا للمواد ، وتكلفة تصنيع منخفضة ، وتصنيعًا سريعًا. بعد أن واجهت شكوكًا مبكرة ، بدأت تتطور بسرعة.
الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد ليست فقط "يمكن طباعتها" ، يجب أن يفي الأداء بمتطلبات التثبيت ، ويجب أن يكون الإنتاج الضخم مستقرًا وفعالًا ومتسقًا ، ويجب الاستمرار في خفض التكلفة ، والقدرة على الابتكار في التصميم وتحسين العملية والارتقاء بها يجب أن تستمر في التحسن. بهذه الطريقة فقط يمكن أن تصبح جزءًا لا غنى عنه من سلسلة التوريد التصنيعية ، ويمكن لهذه العملية "غير السائدة" ذات مرة أن تستمر في الشتاء البارد.