لماذا تختار شركات الطيران الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لأجزاء الطائرات؟

تتجه شركات الطيران إلى مكونات معدنية مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعادلأن التصنيع التقليدي لا يزال يخلق تأخيرات يمكن تجنبها، وتكاليف عالية للأدوات، وحدودًا هندسية تفرض تنازلات في التصميم. تعمل العمليات الإضافية على تقليل فترات الانتظار للأجزاء المنخفضة الحجم والمعقدة-، واستعادة حرية التصميم للقنوات الداخلية والهياكل خفيفة الوزن، وتوفير الأداء الميكانيكي الذي يلبي العديد من المتطلبات الهيكلية الثانوية عند -معالجتها واعتمادها بشكل صحيح. سبائك الألومنيوم مثل AlSi10Mg وScalmalloy، إلى جانب خيارات التيتانيوم، تدعم الآن استخدام الإنتاج الحقيقي بموجب أنظمة الجودة على مستوى AS9100-، بينما تعالج عمليات الطلاء والأسطح احتياجات التآكل والمتانة. تتناول الأقسام التالية المشكلات العملية المتعلقة بالطرق التقليدية، وقوة وموثوقية الأجزاء المصنعة بشكل إضافي، وحقائق ما بعد المعالجة، والقبول المتزايد لهذا النهج عبر برامج الفضاء الجوي.

لا يزال الألومنيوم يهيمن على العديد من الهياكل الثانوية وتطبيقات الأقسام غير -الساخنة-. ينتج الآن اندماج المسحوق-من AlSi10Mg والسبائك- ذات الأداء العالي مثل Scalmalloy مادة كثيفة تدعم الاستخدام الهيكلي الحقيقي بعد المعالجة الحرارية المناسبة.

الفائدة الأكثر فورية هي الوزن. يؤدي تحسين الطوبولوجيا جنبًا إلى جنب مع الشبكات الداخلية إلى تقليل الكتلة بنسبة 20-35 بالمائة مع تحقيق أهداف الصلابة. الفرق التي تعمل مع ذوي الخبرة سبائك الألومنيوم المصنعة للطباعة ثلاثية الأبعاديمكن أيضًا أن تقرر متى تبرر القوة الإضافية وأداء التعب لـ Scalmalloy تكلفتها الأعلى مقارنة بـ AlSi10Mg الأكثر اقتصادا.

الخصائص المعالجة بالحرارة-النموذجية (يعتمد الاتجاه والعملية):

هذه الأرقام مفيدة للفحص المبكر فقط. تأتي المسموحات النهائية دائمًا من عملية -الاختبارات المحددة وقسائم الشهود.

تتبع سبائك التيتانيوم، وخاصة Ti-6Al-4V، منطقًا مشابهًا للتطبيقات ذات الحمل العالي أو درجات الحرارة المرتفعة. 3تحلق أجزاء الطائرات المصنوعة من التيتانيوم المطبوع D بالفعل بين قوسين وتركيبات وعناصر هيكلية معينة حيث يفوق الجمع بين القوة ومقاومة التآكل وحرية التصميم تكلفة المواد الأعلى.

السؤال "هل المعدن المطبوع ثلاثي الأبعاد قوي مثل المعدن المُشكَّل" ليس له إجابة واحدة. بالنسبة للعديد من تطبيقات التحميل الثابت-، تتطابق قوة الشد والخضوع لأجزاء LPBF المعالجة بشكل صحيح مع تلك الخاصة بسبائك الصب المماثلة أو تتجاوزها. ينتج التصلب السريع هياكل مجهرية دقيقة تساهم في هذا الأداء. المقارنة أقرب مع مادة CNC المطاوع: القوة الثابتة غالبًا ما تكون تنافسية، في حين أن عمر الكلال يعتمد بشكل كبير على حالة السطح، والمسامية المتبقية، واتجاه البناء.

من الناحية العملية، يؤدي الضغط المتوازن على الساخن،-وتخفيف الضغط أو المعالجة الحرارية للمحلول، وتصنيع الأسطح الحرجة إلى جلب العديد من المكونات الهيكلية الثانوية ومعالجة السوائل-في حدود المسموح به في مجال الطيران. لا تزال الأجزاء الحرجة من الرحلة الأساسية-تتطلب تأهيلًا كاملاً للعملية، ولكن المسار الفني أصبح الآن أكثر وضوحًا مما كان عليه قبل خمس سنوات. وبالتالي فإن قرارات الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مقابل التصنيع باستخدام الحاسب الآلي تعتمد بشكل أقل على القوة المطلقة وأكثر على التعقيد الهندسي والحجم وإجمالي وقت التسليم.

أنظمة الجودة تغلق الحلقة. يحافظ الموردون الذين يعملون بموجب AS9100 أو EN 9100 على إمكانية تتبع المسحوق، ومراقبة العمليات-، وبيانات الاختبار الميكانيكي مع كل دفعة. هذه الوثائق هي ما يسمح لمصنعي المعدات الأصلية وموردي المستوى الأول بقبول الأجزاء المصنعة بشكل إضافي في سلاسل التوريد الخاضعة للرقابة.

نظرًا لأن-الأسطح المبنية من المسحوق-تكون عمليات الطبقات أكثر خشونة من تلك التي يتم تصنيعها آليًا وقد تحتفظ بالإجهاد المتبقي أو المسامية البسيطة. وبالتالي فإن المعالجة اللاحقة-للأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد-ليست اختيارية. تتضمن التسلسلات النموذجية إزالة الدعم، والمعالجة الحرارية، وHIP حيث يكون التعب أو سلامة الضغط مهمًا، والتصنيع الانتقائي باستخدام الحاسب الآلي للواجهات، والطلاءات الواقية.

بالنسبة لمكونات الألومنيوم، فإن مقاومة التآكل-غير قابلة للتفاوض. تتطلب الرطوبة، وسوائل إزالة الجليد-، والأزواج الغلفانية أكسدة، أو طلاء تحويل، أو طلاء متخصص. عندما يتم التخطيط لهذه الخطوات من البداية بدلاً من إضافتها كفكرة لاحقة، تظل دقة الأبعاد والمتانة على المدى الطويل- تحت السيطرة.

قام مصنعو المعدات الأصلية في مجال الطيران والمنظمون ومجموعات الصناعة بتوسيع أطر التأهيل بشكل مطرد للتصنيع الإضافي. يحمل عدد متزايد من الموردين شهادات AS9100 أو EN 9100 التي تغطي على وجه التحديد عمليات الإضافات المعدنية. فوهات الوقود والأقواس والمبادلات الحرارية والتركيبات الهيكلية المختارة موجودة بالفعل في الخدمة. ويستمر هذا التاريخ التشغيلي، إلى جانب طرق إصدار الشهادات الأكثر وضوحًا، في تقليل العوائق أمام البرامج الجديدة التي تقوم بتقييم المكونات المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد.

إذا كانت المهل الزمنية أو تكلفة الأدوات أو الحدود الهندسية تقيد البرنامج الحالي، فإن المراجعة المركزة للأجزاء المرشحة مقابل القدرات الإضافية غالبًا ما تكون أسرع طريقة لتحديد الفرصة. أالشركة المصنعة للطباعة ثلاثية الأبعاد المعدنيةمن خلال الخبرة في مكونات الطيران خفيفة الوزن والوثائق الكاملة للفضاء، يمكنهم عادةً تقديم تقييم واضح للوقت والتكلفة والمؤهلات في غضون أيام قليلة من استلام النموذج والمتطلبات.