تكنولوجيا تصنيع المواد المتعددة للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد في مجال الطيران

1. حالة تطبيق الطائرات الحالية لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنية
يتم تطبيق تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد على نطاق واسع في صناعة الطائرات لإنتاج أجزاء مهمة مثل المحركات وغرف الاحتراق وشفرات التوربينات. على سبيل المثال، أول محرك كيروسين أكسجين سائل بمضخة كهربائية يتم تصنيعه محليًا باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هو محرك الصاروخ السائل "Thunder-5" من شركة Deep Blue Aerospace. تعديل نطاق الدفع هو 50% -110%؛ الحد الأقصى لدفع الفراغ هو 50 كيلو نيوتن. علاوة على ذلك، خفضت شركة SpaceX تكاليف التصنيع وأوقات التسليم بشكل كبير، واستخدمت على نطاق واسع الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد في محركات الصواريخ Falcon 9 وSuperDraco، مع قوة كبيرة وليونة ومقاومة للكسر.
2. فكرة وفوائد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد
تتيح طريقة التصنيع المتقدمة المعروفة بالطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد إمكانية الطباعة المركبة لعدة مواد. فهو يتيح دمج عدة مواد في مكون واحد، وبالتالي إنتاج منتجات هيكلية معقدة تلبي العديد من الأغراض ومعايير الأداء وتمثل تحديًا لتقنيات التصنيع التقليدية. توفر هذه التقنية المزيد من الفرص لإنشاء مكونات وظيفية معينة ذات أداء أفضل.
تعكس تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد في الغالب الميزات التالية في مجال الطيران:
التباين في التصميم: تتيح تقنية التشكيل والتراص في الطباعة ثلاثية الأبعاد للمصممين إنشاء أشكال هندسية معقدة، وبالتالي زيادة مرونتهم الإبداعية. يمكن للمصممين إنجاز مجموعات من عدة مواد في نفس النموذج باستخدام طباعة مواد متعددة لتلبية المعايير الوظيفية والأداء المختلفة.
يمكن لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد أن تستوعب المعادن المقاومة للحرارة والسيراميك عالي الأداء من بين مواد مسحوق المعادن والسيراميك الأخرى. وهذا يوفر وسيلة لإنشاء هياكل مركبة من السيراميك المعدني ذات خصائص كيميائية وفيزيائية متنوعة.
يمكن لتكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد استخدام البنية المعقدة الكبيرة التي تشكل مزايا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء مواد مركبة وعناصر هيكلية معقدة غير قادرة على الإنتاج بالوسائل التقليدية.
يمكن أن توفر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد قالبًا متكاملاً للمكونات الهيكلية مزدوجة المواد، وبالتالي تجنب المشكلات الناتجة عن التجميع متعدد المكونات في العمليات التقليدية وبالتالي المساعدة في تحسين الأداء العام والاعتمادية لهياكل المواد المزدوجة.
3. حالات تطبيق تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد متعددة المواد في مجال الفضاء الجوي: مكونات المحرك تم إنتاج مكونات محرك الفضاء الجوي بما في ذلك شفرات التوربينات وغرف الاحتراق وما إلى ذلك بشكل فعال باستخدام تقنيات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد. تسمح الطباعة باستخدام مواد متعددة بتخفيض الوزن بشكل كبير مع ضمان الهيكل الخارجي والقوة العامة، وبالتالي تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود وأداء الطائرات. باستخدام تكنولوجيا التصنيع المضافة لترسيب الطاقة الاتجاهية من DED، قامت ناسا، على سبيل المثال، بإيداع مواد ثنائية المعدن في الطرف الخلفي من غرفة النحاس GRCop-42، مما أدى إلى إنشاء وصلة محورية عالية القوة من سبائك الحديد والنيكل الفائقة لفوهة غرفة دفع الصاروخ، لذلك تحقيق التبريد المستمر وحل بعض تحديات التصميم ومشاكل الواجهة في تصميم وصلات الترباس.
أنتجت شركات مثل Deep Blue Aerospace وSpaceX وSkyroot Aerospace بشكل فعال محركات صاروخية باستخدام تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن بين هذه الشركات، أطلقت شركة Dhawan-1، Skyroot Aerospace أول محرك صاروخي يستخدم محاقن وقود مطبوعة ثلاثية الأبعاد بنسبة 100%، واختبرته بنجاح على مركبة الإطلاق Vikram I. وخفضت الشركة جودة المحرك بنسبة 50% باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، والمكونات اللازمة لبنائه إلى النصف، ووقت تسليم الإنتاج بنسبة 80%.
إن عملية PEP (قذف المسحوق) التي طورتها Sublimation 3D هي تقنية طباعة ثلاثية الأبعاد إبداعية غير مباشرة للمعادن/السيراميك والتي لم يعد من الممكن أن تقتصر على تصنيع مادة واحدة وتلبي بشكل كبير احتياجات منتجات الطباعة المركبة المعقدة. وتحقق هذه التقنية طباعة مركبة للعديد من المواد باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد مستقلة مزدوجة الفوهة يمكنها طباعة المواد المعدنية والسيراميك بشكل متزامن أو بديل. في التطور السريع وتصنيع المواد المعدنية/السيراميك المتعددة، والمواد المركبة المعدنية/السيراميك ومنتجاتها في قطاع الطيران، تجد هذه التكنولوجيا إمكانات تطبيقية واسعة النطاق.

https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html