1. Применение технологии 3D-печати металла в аэрокосмической отрасли
Технология 3D-печати металлом непосредственно из цифровых моделей укладывает металлические порошки слой за слоем, плавит и затвердевает с помощью лазеров или электронных лучей. Основными технологиями являются селективное лазерное плавление (SLM), электронно-лучевое плавление (EBM), прямое энерговыделение (DED) и т. д. Здесь они не ограничиваются. Аэрокосмический сектор находит широкое применение этим технологиям несколькими различными способами:
В технологии селективного лазерного плавления (SLM) используются высокоэнергетические лазеры для точного плавления металлических порошков, подходящие для изготовления прецизионных и сложных деталей, таких как лопасти двигателей, каркасы фюзеляжа и т. д. Благодаря точному управлению процессом плавления и затвердевания металлических порошков технология SLM позволяет производить легкие и прочные авиационные компоненты, что значительно снижает общий вес самолета и повышает экономию топлива.
Быстрая скорость обработки и пригодность для изготовления крупногабаритных компонентов делают подходящей электронно-лучевую плавку (EBM) с использованием электронного луча для плавления металлического порошка в вакуумной среде. Благодаря вакуумной среде и высокой плотности энергии технология EBM предлагает особые преимущества при производстве высококачественных и высокопроизводительных компонентов самолетов.
Для плавления и наплавки, пригодного для ремонта и быстрого прототипирования, металлическая проволока или порошок подаются непосредственно через сопло в высокотемпературный источник тепла. Снижая затраты на техническое обслуживание и повышая надежность компонентов, технология DED сыграла решающую роль в ремонте и модернизации самолетов.
2, а не жонглирование технологиями и стоимостью
Хотя использование технологии 3D-печати металлом в аэрокосмической отрасли имеет ряд преимуществ, существует также финансовый и технологический компромисс.
Стоимость материала: особенно редкие металлы или высокоэффективные сплавы, стоимость которых намного превышает стоимость обычных металлов, цена самих металлических порошковых материалов является значительным фактором влияния. В авиационной промышленности к материалам предъявляются довольно высокие стандарты, и часто используются высокоэффективные сплавы, гарантирующие прочность и долговечность компонентов. Это явно увеличивает материальные затраты.
Стоимость оборудования: Дорогое высококачественное оборудование для 3D-печати металлом имеет одинаково распределенные высокие расходы на техническое обслуживание и энергопотребление, а также цены. Даже если прогнозируется, что постоянное развитие технологий и более жесткая рыночная конкуренция будут постепенно снижать затраты на оборудование, это по-прежнему является решающим элементом, ограничивающим широкое внедрение технологии 3D-печати металлом в аэрокосмическом секторе на текущем уровне.
Стоимость системы: Кроме того, на стоимость будет влиять выбор метода 3D-печати металлом. Различные методы имеют преимущества и недостатки и подходят для разных ситуаций применения. Например, для мелкосерийного высокоточного производства деталей подходит технология SLM; Технология DED больше подходит для крупномасштабного и недорогого производства. Чтобы снизить затраты и повысить эффективность производства, компании должны принять соответствующие процедуры в зависимости от своих потребностей и реальных обстоятельств.
Стоимость после обработки: нельзя упускать из виду важнейший элемент постобработки 3D-печати металла. Чтобы гарантировать точность размеров, механические характеристики и качество поверхности напечатанных металлических деталей, они должны пройти такие этапы, как обработка поверхности, термообработка и удаление опорных конструкций. Наряду со значительными инвестициями в человеческие, материальные и финансовые ресурсы, эта деятельность по постобработке также требует их.
3, подход к оптимизации
Аэрокосмические компании, использующие технологию 3D-печати металлами, должны внедрить ряд методов оптимизации, если они хотят сохранить высокое качество при одновременном сокращении затрат:
Выбор подходящих инструментов и расходных материалов. Чтобы сэкономить прямые расходы, компании должны выбирать подходящие инструменты и материалы, исходя из своих собственных требований и реальной ситуации. Например, можно использовать недорогие материалы-заменители без ущерба для производительности; при выборе оборудования можно учитывать более экономичные модели.
Максимизация параметров процесса печати. Эффективность и точность печати можно повысить за счет оптимизации параметров процесса печати, таких как мощность лазера, скорость сканирования, толщина слоя и т. д., что снижает производственные затраты. Одновременно можно повысить стабильность и управляемость процесса печати за счет включения интеллектуальных систем управления и автоматизированного оборудования, что снижает вмешательство человека и количество ошибок.
Сокращение количества отходов и повышение эффективности производства. Снижение количества отходов и повышение эффективности производства помогают еще больше сэкономить расходы. Например, технология параллельной печати позволяет печатать несколько компонентов одновременно; за счет настройки дизайна и процесса можно свести к минимуму опасность сбоя печати и затраты на повторную печать.
Новые технологии и оборудование для обработки поверхности позволяют повысить эффективность и качество обработки, обеспечивая при этом работоспособность деталей, а значит, снизить стоимость и время постобработки. Например, экологически безопасной и эффективной заменой традиционным методам химической очистки является технология лазерной очистки.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-of-race-car-accessories.html