وبما أن قطاع الطائرات قطاع مكثف للتكنولوجيا الفائقة، فإن أداء المكونات المعدنية يحدد في الغالب أداء معداته المتميزة. مع تطوير محركات الطيران الجديدة والطائرات الكبيرة ومركبات الإطلاق من الجيل الجديد وغيرها من منتجات الطيران، بالإضافة إلى المواد الجديدة، تتغير احتياجات تكنولوجيا التصنيع بالمثل. وفي هذا الصدد، أحدثت الطباعة المعدنية الثلاثية الأبعاد - وخاصة الطباعة الثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم - تحولا جذريا في قطاع الطيران.
1 تطبيقات سبائك الألومنيوم في قطاع الطيران: الخلفية
بسبب قوتها النوعية الكبيرة - أي نسبة القوة العالية إلى الوزن - الصفات الحرارية الممتازة - أي امتصاص الحرارة المنخفض - ومقاومة التآكل، فقد تم تطبيق سبائك الألومنيوم على نطاق واسع في قطاع الطيران. مع الصعوبة التقنية العالية، وبدلات معالجة المواد الواسعة، ومعدلات الاستخدام الضعيفة، ودورات الإنتاج الطويلة، والتكاليف المرتفعة، تشمل إجراءات التصنيع التقليدية الصب، والتزوير، واللحام، وقد تحتاج المعالجة الميكانيكية إلى معدات ثقيلة وقوالب ضخمة. استنادًا إلى بيانات النموذج ثلاثي الأبعاد، تقوم تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد بتكديس المواد طبقة تلو الأخرى اعتمادًا على الليزر أو شعاع الإلكترون أو القوس كمصادر للحرارة، مما يكمل بسرعة التكوين المباشر بالقرب من الشبكة للمكونات المعدنية المعقدة الضخمة عالية الأداء. هذه تكنولوجيا تصنيع خضراء منخفضة الكربون.
2 الخصائص الرئيسية لسبائك الألومنيوم المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد
تعتبر سبائك الألومنيوم مادة مثالية لوزن خفيف في قطاع الطيران حيث أن كثافتها تبلغ حوالي ثلث كثافة الفولاذ ونصف كثافة التيتانيوم. يمكن تحسين تصميم المكونات بشكل أكبر لتوفير الوزن مع الحفاظ على القوة عن طريق تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد.
القوة والمتانة العالية: قوة سبائك الألومنيوم كافية لتلبية معايير قوة المواد في قطاع الطيران على الرغم من أن نسبة قوتها إلى الوزن أقل من نسبة التيتانيوم. من خلال المعالجة الحرارية، على سبيل المثال، يمكن لسبائك الألومنيوم عالية الأداء مثل Al6061 وAl7075 أن تصل إلى قوة عالية حقًا.
تعتبر سبائك الألومنيوم مهمة للاستخدامات بما في ذلك المبادلات الحرارية ومكونات المحرك في قطاع الطيران، حيث تتمتع بموصلية حرارية كبيرة ومقاومة للتآكل. من خلال إنتاج أجزاء ذات أشكال هندسية معقدة - جدران رفيعة وقوية، على سبيل المثال-3تساعد تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد على تحقيق أقصى قدر من الأداء الحراري ومقاومة التآكل.
تمنح تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد المهندسين حرية تصميم كبيرة لإنشاء أجزاء من الألومنيوم ذات أشكال هندسية معقدة (بما في ذلك الشبكات والقنوات الداخلية) لتحقيق أقصى قدر من الأداء والوزن لأجزاء التصنيع. ومع عمليات التصنيع التقليدية، يصعب الوصول إلى هذا المستوى من حرية التصميم.
يمكن لتكنولوجيا الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد تسريع وقت دوران تطوير الأجزاء عن طريق التكرار السريع ومرونة الإنتاج. ومن خلال التطوير المتكرر والاختبار وتعديل التصميم، قد تستجيب بسرعة لاحتياجات السوق، وتشترك في إنتاج دفعة صغيرة أو إنتاج لمرة واحدة، وتحقق التخصيص الشامل.
3 استخدام خاص لسبائك الألومنيوم المعدنية ثلاثية الأبعاد في مجال الطيران
بناء الطائرات: تشمل تطبيقات تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد المصنوعة من سبائك الألومنيوم جسم الطائرة، والمكونات الهيكلية الكبيرة، والمكونات الهيكلية الحاملة، وما إلى ذلك. ويمكن إنتاج الأشكال الهندسية المعقدة، مثل معدات هبوط الطائرات، ومكونات المحرك، وما إلى ذلك، باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. ، وبالتالي خفض وزن الطائرة وزيادة الاقتصاد في استهلاك الوقود.
تصنيع الأقمار الصناعية: يتم تطبيق تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم في تصنيع الأقمار الصناعية لإنشاء أقواس من التيتانيوم وسبائك الألومنيوم، وأنظمة دفع الهيدرازين، ومكابس لأنظمة دفع الأقمار الصناعية، ويجب أن تمتلك هذه المكونات قوة كبيرة، ومقاومة للتآكل، وخفيفة الوزن، وقد تكون تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد تلبية هذه الاحتياجات بشكل كاف.
يجب أن تقاوم المكونات الساخنة لمحركات الصواريخ، مثل غرف الاحتراق وشفرات التوربينات، البيئات القاسية ذات الحرارة والضغط المرتفعين. تعد قنوات التبريد المعقدة والكفاءة الحرارية المحسنة وعمر الخدمة الممتد مجرد عدد قليل من الميزات التي أصبحت ممكنة بفضل تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم في التصنيع.
4 سبائك الألومنيوم للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد: الآفاق والتحديات
لا تزال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم تواجه صعوبات كبيرة حتى لو كانت إمكانيات استخدامها على نطاق واسع في صناعة الطيران موجودة. على سبيل المثال، تتمتع سبائك الألومنيوم بتفاعلية كبيرة تجعلها عرضة للكسر والعيوب أثناء الطباعة ثلاثية الأبعاد. علاوة على ذلك، فإن قوة سبائك الألومنيوم تكون أقل من مستوى سبائك التيتانيوم وسبائك النيكل. ومع ذلك، يتم حل هذه المشكلات بشكل تدريجي مع ظهور سبائك الألومنيوم الجديدة والتطور التكنولوجي المستمر.
تعد AlSi10Mg، وAlSi12، وAl6061، وAl7075 من بين سبائك الألومنيوم المتميزة القليلة التي تم إنشاؤها مؤخرًا خصيصًا للتصنيع الإضافي. إن المقاومة الميكانيكية والحرارية والتآكل الممتازة لسبائك الألومنيوم هذه تؤهلها للعديد من تطبيقات الطائرات. بالتزامن مع هذا التحسين والتحسين المستمر لتقنيات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد - مثل ذوبان طبقة المسحوق بالليزر (SLM، DMLS)، وذوبان شعاع الإلكترون (EBM)، وتقنيات رش المواد اللاصقة - والتي تزيد من دقة وكفاءة الطباعة ثلاثية الأبعاد لسبائك الألومنيوم - هو تطورهم المستمر.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-and-machining-combine-to-create.html