Έχει εφαρμοστεί μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση σε καλούπια αεροδιαστημικής;

1. Τεχνολογική προσαρμοστικότητα: υπέρβαση των φυσικών και οικονομικών φραγμών της συμβατικής παραγωγής
Τα καλούπια αεροδιαστημικής πρέπει να έχουν πολύπλοκα σχέδια καναλιών, επεξεργασία επιφάνειας υψηλής-ακρίβειας, ελαφριές δομές και ικανότητα να αντέχουν σε σκληρές συνθήκες. Η τεχνολογία μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσης καλύπτει όλες αυτές τις ανάγκες με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
Σχεδιασμός καναλιού ψύξης που ταιριάζει
Το τυπικό σύστημα ψύξης καλουπιού χρησιμοποιεί τεχνολογία διάτρησης, αλλά περιορίζεται από τη δομή του καλουπιού. Αυτό μπορεί να προκαλέσει προβλήματα με ανομοιόμορφη ψύξη που μπορεί να οδηγήσει σε καυτά σημεία. Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να κολλήσει στις κοιλότητες του καλουπιού χρησιμοποιώντας βελτιστοποίηση τοπολογίας για την κατασκευή καναλιών ψύξης σε οποιοδήποτε σχήμα. Για παράδειγμα, η Platinum Technology κατασκεύασε ένα καλούπι σωλήνα ανάφλεξης για την Blue Arrow Aerospace που χρησιμοποιεί μια σύμμορφη υδάτινη οδό για να μειώσει τον κύκλο χύτευσης με έγχυση κατά 35%. Το ποσοστό πιστοποίησης προϊόντων έχει αυξηθεί από 85% σε 96%. Αυτό το είδος τεχνικής μπορεί να μειώσει σημαντικά τη συγκέντρωση θερμικής καταπόνησης σε καλούπια για λεπίδες κινητήρα αεροσκαφών και να κάνει το καλούπι να διαρκέσει περισσότερο.
Επιφάνεια-υψηλής ακρίβειας και λειτουργική ενσωμάτωση
Τα καλούπια της αεροδιαστημικής χρειάζονται πολύ λείες επιφάνειες και η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να έχει επιφάνειες με τραχύτητα Ra μικρότερη ή ίση με 0,8 μ m αλλάζοντας την ισχύ λέιζερ, τη μέθοδο σάρωσης και τις ιδιότητες σκόνης. Για παράδειγμα, το καλούπι άρθρωσης ισχίου από κράμα τιτανίου που κατασκευάζεται από τον εκτυπωτή Platinum A160 έχει μικροπορώδη δομή στην επιφάνεια (με πορώδες από 60% έως 80%) που πληροί αμέσως τα πρότυπα βιοσυμβατότητας, επομένως δεν χρειάζεται γυάλισμα μετά την εκτύπωση. Επίσης, η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να εκτυπώσει με περισσότερα από ένα υλικά ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, το Laser Luminescence κατασκεύασε ένα καλούπι θαλάμου ώθησης από κράμα υψηλής-πολυ{10}}υλικής χαλκού που προσθέτει ένα ενισχυτικό στρώμα GH4169 στην επιφάνεια του υποστρώματος χαλκού χρησιμοποιώντας τεχνολογία επένδυσης λέιζερ. Αυτό εξισορροπεί τη θερμική αγωγιμότητα και τη δομική αντοχή.
Βελτιστοποίηση ελαφρού βάρους και τοπολογίας
Για να εξοικονομήσετε ενέργεια και να κάνετε τις μεταφορές πιο αποτελεσματικές, τα καλούπια της αεροδιαστημικής πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο ελαφριά, ενώ παράλληλα είναι ισχυρά. Οι βιομιμητικές αρχιτεκτονικές δικτυωτού πλέγματος και η ενίσχυση με λεπτά{1}}τοιχώματα μπορούν να βοηθήσουν την μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση να εξοικονομήσει περισσότερο από το 30% του βάρους της. Για παράδειγμα, η Platinum Technology έφτιαξε ένα καλούπι τρισδιάστατης εκτύπωσης για μια συγκεκριμένη δορυφορική κατασκευή που χρησιμοποιεί σχέδιο δικτυωτού πλέγματος. Αυτός ο σχεδιασμός μειώνει το βάρος κατά 40% ενώ είναι ακόμα δυνατός. Έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία στο μεγαλύτερο δορυφορικό έργο τρισδιάστατης εκτύπωσης της Κίνας στο διάστημα.
Γρήγορες αλλαγές και μικρές παρτίδες
Η παραδοσιακή κατασκευή καλουπιών διαρκεί αρκετούς μήνες για να ανοίξει ένα καλούπι, ενώ η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να αλλάξει γρήγορα μοντέλα καλουπιών χρησιμοποιώντας την επιλογή "εκτύπωση με ένα κλικ". Αυτό είναι σημαντικό για τα αεροδιαστημικά προϊόντα επειδή έχουν σύντομο κύκλο επανάληψης. Για παράδειγμα, ο εξοπλισμός τρισδιάστατης εκτύπωσης του Wisconsin μπορεί να εκτυπώνει με πολλά λέιζερ ταυτόχρονα. Μπορεί να κάνει 200 ​​κομμάτια την ημέρα και κοστίζει 40% λιγότερο ανά τεμάχιο από τις παραδοσιακές μεθόδους. Αυτό επιταχύνει κατά πολύ τον κύκλο έρευνας και ανάπτυξης για νέους πυραυλοκινητήρες.
2. Περιπτώσεις κοινής χρήσης: καλύπτουν τα πάντα, από βασικά εξαρτήματα έως ολόκληρη την αλυσίδα του κλάδου
Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων έχει περάσει σε πολλούς σημαντικούς τομείς των καλουπιών αεροδιαστημικής, δημιουργώντας μια ολοκληρωμένη λύση διαδικασίας από την επαλήθευση σχεδιασμού έως τη μαζική παραγωγή:
Καλούπι για εξαρτήματα κινητήρα
Η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση χρησιμοποιείται συχνά για την κατασκευή καλουπιών για βασικά μέρη όπως πτερύγια τουρμπίνας και θάλαμοι καύσης σε κινητήρες αεροσκαφών. Το καλούπι σωλήνων ανάφλεξης κινητήρα YF-75DA, το οποίο δημιουργήθηκε από την Platinum και την Blue Arrow Aerospace που συνεργάζονται, μειώνει τον κίνδυνο ρωγμών που συνοδεύει τις τυπικές μεθόδους συγκόλλησης, χρησιμοποιώντας ενσωματωμένη μορφοποίηση. Αυτό κάνει το καλούπι να διαρκεί περισσότερο από 50% περισσότερο. Η GE Aviation χρησιμοποιεί επίσης μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση για την κατασκευή καλουπιών για ακροφύσια καυσίμου, η οποία μειώνει τους χρόνους παράδοσης στο μισό και κοστίζει κατά 30%.
Καλούπι για δομικά μέρη διαστημόπλοιων
Η κατασκευή καλουπιών για μεγάλα δομικά μέρη όπως δορυφόροι και τμήματα πυραύλων απαιτεί υλικά πολύ ισχυρά και ακριβείας σε μέγεθος. Ο εξοπλισμός λέιζερ LiM-X650 εκτύπωσε το καλούπι για μια συγκεκριμένη περιοχή του διαμερίσματος πυραύλων. Αποτελείται από ένα ισχυρό και ελαφρύ κράμα αλουμινίου. Η βελτιστοποίηση τοπολογίας βελτιώνει τη δομική απόδοση και η δομή του τοπικού πλέγματος έχει αναπτυχθεί για να απαλλαγεί από επιπλέον εξαρτήματα και να πληροί κριτήρια ελαφρού βάρους. Το καλούπι έχει χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για την κατασκευή του δεύτερου σταδίου του πυρήνα του πυραύλου Chang Ba Jia, ο οποίος έχει επιταχύνει σημαντικά τη διαδικασία παραγωγής.
Καλούπι για ανταλλαγή θερμότητας και απώλεια θερμότητας
Ο αεροδιαστημικός εξοπλισμός λειτουργεί σε πολύ σκληρές συνθήκες και τα καλούπια απαγωγής θερμότητας έχουν πολύ αυστηρά πρότυπα απόδοσης. Το καλούπι πτερυγίου διάχυσης θερμότητας από καθαρό χαλκό που κατασκευάζεται από την Platinum Technology έχει πάχος κλίσης από 0,5 mm έως 1 mm. Αυτό, μαζί με την υψηλή θερμική αγωγιμότητα του καθαρού χαλκού, τον καθιστά 40% πιο αποτελεσματικό στη διάχυση της θερμότητας από τα τυπικά καλούπια. Οι άνθρωποι έχουν χρησιμοποιήσει αυτό το είδος καλουπιού πολύ σε μέρη όπως οι θάλαμοι ώσης κινητήρα πυραύλων και τα δορυφορικά συστήματα θερμικού ελέγχου.
Στερέωση και ανακατασκευή καλουπιών
Κοστίζει πολύ η επιδιόρθωση της φθοράς του καλουπιού ή των ρωγμών στον αεροδιαστημικό εξοπλισμό αφού έχει χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Χρησιμοποιώντας αντίστροφη μηχανική, η μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να δημιουργήσει γρήγορα αντίγραφα κοιλοτήτων καλουπιού. Μπορεί επίσης να διορθώσει τοπικές βλάβες χρησιμοποιώντας τεχνική εκτύπωσης εμβολιασμού. Για παράδειγμα, το αυτόματο σύστημα εμβολιασμού εξαρτημάτων του συστήματος Platinum έχει ακρίβεια εμβολιασμού 0,05 mm, που μειώνει το κόστος επισκευής στο μισό σε σύγκριση με προηγούμενες μεθόδους και επιταχύνει τους κύκλους επισκευής κατά 70%.
3. Δημιουργία βιομηχανικού οικοσυστήματος: από τις μεγάλες τεχνολογικές εξελίξεις στις μεγάλες χρήσεις
Η ευρεία χρήση της τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων στην επιχείρηση καλουπιών αεροδιαστημικής είναι το αποτέλεσμα νέων ιδεών που προέρχονται τόσο από την κορυφή όσο και από το κάτω μέρος της βιομηχανικής αλυσίδας.
Νέες ιδέες για εργαλεία και υλικά
Η Bolite και η Huashu High Tech είναι δύο εγχώριες εταιρείες που έχουν κυκλοφορήσει αρκετούς βιομηχανικούς-μεταλλικούς τρισδιάστατους εκτυπωτές που μπορούν να δημιουργήσουν τεράστια, πολλαπλά-υλικά και αντικείμενα υψηλής-ακρίβειας. Για παράδειγμα, το Platinum BLT-S1500 περιλαμβάνει ένα σύστημα σύγχρονης σάρωσης 26-λέιζερ που μπορεί να εκτυπώσει 10 φορές πιο γρήγορα από τον τυπικό απλό- εξοπλισμό λέιζερ και να κατασκευάσει αεροδιαστημικά μέρη με διάμετρο 1,5 μέτρων. Το Xi'an Sailong Metal έχει κάνει σφαιρική σκόνη από κράμα τιτανίου που είναι 30% πιο ρέουσα, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να εκτυπωθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια. Ο εξοπλισμός MT800H της AVIC Maite μπορεί να εκτυπώσει κράματα υψηλής θερμοκρασίας{16}}με βάση το νικέλιο για να καλύψει τις ανάγκες των εξαρτημάτων του κινητήρα.
Καθορισμός προτύπων και βελτιστοποίηση διαδικασιών
Ο τομέας της αεροδιαστημικής έχει πολύ υψηλά κριτήρια για την ποιότητα του καλουπιού και πρέπει να θέσει αυστηρές κατευθυντήριες γραμμές για τον τρόπο εκτέλεσης των διαδικασιών. Για παράδειγμα, η έξυπνη βιβλιοθήκη διεργασιών της Platinum Technology συνδυάζει πάνω από 100.000 σετ παραμέτρων υλικού και διευκολύνει την εύρεση της καλύτερης λύσης εκτύπωσης με ένα μόνο κλικ. Η λύση τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων βιομηχανικής-ποιότητας που δημιουργήθηκε από την Huashu High Tech και τη Siemens χρησιμοποιεί ανάλυση σύζευξης πολλαπλών-φυσικών πεδίων για να βρει την καλύτερη διαδρομή εκτύπωσης και να μειώσει τον κίνδυνο παραμόρφωσης. Επίσης, εταιρείες στις ΗΠΑ συμμετέχουν ενεργά στη δημιουργία διεθνών προτύπων όπως το ISO/ASTM, το οποίο ενθαρρύνει τη χρήση της τεχνολογίας με τυποποιημένο τρόπο.
Νέοι τρόποι παροχής υπηρεσιών
Οι εταιρείες τρισδιάστατης εκτύπωσης μετάλλων αλλάζουν από «προμηθευτές εξοπλισμού» σε «πάροχους υπηρεσιών πλήρους κύκλου ζωής». Για παράδειγμα, η Bolite χρησιμοποιεί μια πλατφόρμα IoT για να προειδοποιεί τους πελάτες σχετικά με προβλήματα εξοπλισμού, να τα διαγνώσει από μακριά και να τους στέλνει ανταλλακτικά. Οι πελάτες τους προέρχονται από βιομηχανίες όπως η αεροδιαστημική και η αυτοκινητοβιομηχανία. Η Huashu High Tech δημιούργησε ένα--μοντέλο παράδοσης "όλα σε ένα" "υλισμικό+λογισμικό+υπηρεσίες" για να βοηθήσει τους πελάτες να ξεπεράσουν τεχνικές προκλήσεις.