Αφού η κορύφωση του άνθρακα και η ουδετερότητα άνθρακα εγγράφηκαν για πρώτη φορά στην έκθεση εργασίας της κινεζικής κυβέρνησης το 2021, η ουδετερότητα άνθρακα στις δύο συνεχιζόμενες συνεδριάσεις έχει γίνει και πάλι καυτό θέμα συζήτησης. Η υπερθέρμανση του πλανήτη έχει οδηγήσει σε αυξανόμενους κλιματικούς κινδύνους και η επίτευξη ουδετερότητας άνθρακα είναι η πιο επείγουσα αποστολή στον σημερινό κόσμο. Κρίνοντας από τη συνολική ποσότητα των εκπομπών άνθρακα σε παγκόσμια κλίμακα, η αεροπορική βιομηχανία δεν είναι στην πραγματικότητα ένα εξαιρετικά μεγάλο σπίτι εκπομπών άνθρακα, αλλά είναι σίγουρα ένα «δύσκολο νοικοκυριό» στη μείωση των εκπομπών άνθρακα. Με την αύξηση του αριθμού των αεροσκαφών, εξακολουθεί να αποτελεί πρόκληση η συνεχής διερεύνηση και βελτίωση διαφόρων μέσων εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών για την επίτευξη του καθιερωμένου στόχου της ουδετερότητας άνθρακα στην αεροδιαστημική βιομηχανία.
Η Κατασκευή προσθέτων επιτρέπει την ουδετερότητα του άνθρακα στον κύκλο ζωής στην αεροπορική βιομηχανία
Ο ακαδημαϊκός Lu Bingheng επεσήμανε: «Στο μέλλον, η μεταποιητική βιομηχανία της Κίνας θα χωριστεί σε τρία μέρη: υλικό, μείωση υλικού και προσθήκη υλικού». Ειδικά στον τομέα της αεροπορίας, η κατασκευή προσθέτων έχει μοναδικά πλεονεκτήματα, όπως η μείωση του βάρους του αεροσκάφους, ο σχηματισμός σύνθετων εξαρτημάτων και η πραγματοποίηση ολοκλήρωσης εξαρτημάτων, η οποία έχει δείξει μεγάλη αξία και ευρείες προοπτικές εφαρμογής. Τα μέρη του εγχώριου μεγάλου επιβατικού αεροπλάνου C919 χρησιμοποιούν τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων για την επεξεργασία της γραμμής της κεντρικής πτέρυγας. το Boeing 787 Dreamliner έχει 30 εξαρτήματα κατασκευασμένα με τεχνολογία πρόσθετης κατασκευής. Ο προηγμένος αεροκινητήρας GE9X της GE διαθέτει περισσότερα από το ένα τρίτο των εξαρτημάτων. Αυτό γίνεται με την κατασκευή προσθέτων.
Όταν εξετάζουμε ολόκληρο τον κύκλο ζωής του προϊόντος σχεδιασμού και κατασκευής αεροδιαστημικών προϊόντων, αεροπορικών μεταφορών, συντήρησης και συντήρησης προϊόντων από αναπτυξιακή προοπτική, τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας κατασκευής προσθέτων καθορίζουν ότι έχει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι της παραδοσιακής κατασκευής όσον αφορά την ουδετερότητα άνθρακα.
Σχεδιασμός και κατασκευή
1. Δεν χρειάζεται να ανοίξετε καλούπι, γρήγορη επανάληψη. Το πιο σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας κατασκευής προσθέτων είναι ότι μέρη οποιουδήποτε σχήματος μπορούν να δημιουργηθούν απευθείας από δεδομένα γραφικών υπολογιστή χωρίς μηχανική επεξεργασία ή οποιοδήποτε καλούπι, γεγονός που θα μειώσει σημαντικά την επαναληπτική διαδικασία, θα συντομεύσει τον κύκλο ανάπτυξης και κατασκευής του προϊόντος και θα αυξήσει την ενέργεια στο διαδικασία ανάπτυξης. η κατανάλωση μειώνεται σημαντικά. Ο καθηγητής Wang Huaming του Πανεπιστημίου Beihang είπε κάποτε ότι η Κίνα μπορεί τώρα να χρησιμοποιήσει τεχνολογία πρόσθετης κατασκευής για να εκτυπώσει το γυάλινο πλαίσιο του πιλοτηρίου του αεροσκάφους C919 σε μόλις 55 ημέρες, ενώ μια ευρωπαϊκή εταιρεία κατασκευής αεροσκαφών είπε ότι θα παράγει το ίδιο πράγμα για τουλάχιστον 2 χρόνια. Η τεχνολογία κατασκευής υλικών συντομεύει σημαντικά τον κύκλο παραγωγής και βελτιώνει την απόδοση.
2. Καθαρό σχήμα, υψηλό ποσοστό χρησιμοποίησης υλικού. Ένας βασικός τρόπος με τον οποίο η παραγωγή προσθέτων μπορεί να είναι ουδέτερη από άνθρακα είναι η χρήση λιγότερου υλικού για κάθε εξάρτημα, συστατικό και προϊόν. Η κατασκευή προσθέτων είναι ένα σχήμα διχτυού, το οποίο μειώνει σημαντικά τα απόβλητα που παράγονται στη διαδικασία κοπής, φρεζαρίσματος και λείανσης της παραδοσιακής κατασκευής και βελτιώνεται σημαντικά ο ρυθμός χρήσης υλικού του τελικού προϊόντος. Επιπλέον, μέσω της βελτιστοποίησης τοπολογίας, ο σχηματισμός δικτυωτών δομών, δικτυωτών δομών κ.λπ., μπορεί επίσης να επιτύχει τον σκοπό της εξοικονόμησης υλικών.
3. Ενοποίηση λειτουργικής δομής, μείωση των διαδικασιών επεξεργασίας και συναρμολόγησης. Η τεχνολογία πρόσθετων δεν απαιτεί παραδοσιακά εργαλεία και εξαρτήματα και πολλαπλές διαδικασίες επεξεργασίας και μπορεί να κατασκευάσει γρήγορα και με ακρίβεια μέρη οποιουδήποτε πολύπλοκου σχήματος σε μία συσκευή, πραγματοποιώντας έτσι την ενοποίηση λειτουργιών και δομών εξαρτημάτων και μειώνοντας σημαντικά τις διαδικασίες επεξεργασίας και συναρμολόγησης. τη διαδικασία για την επίτευξη του στόχου χαμηλών εκπομπών άνθρακα της διαδικασίας παραγωγής.
Air φορτίο
1. Μειώστε το βάρος και μειώστε την κατανάλωση καυσίμου. Για τον εξοπλισμό αεροπορίας, η μείωση βάρους είναι το αιώνιο θέμα του και η μείωση βάρους 5 τοις εκατό μπορεί να εξοικονομήσει 20 τοις εκατό της κατανάλωσης καυσίμου. Η κατασκευή προσθέτων μπορεί να μειώσει την κατανάλωση ενέργειας κατά τη μεταφορά μειώνοντας το βάρος των εξαρτημάτων του αεροσκάφους.
2. Βελτιώστε την απόδοση της καύσης του κινητήρα και μειώστε την κατανάλωση καυσίμου. Στο εσωτερικό του κινητήρα, η τεχνολογία κατασκευής προσθέτων ολοκληρώνει την κατασκευή του θαλάμου καύσης και πολλών δομικών στοιχείων, γεγονός που καθιστά τον κινητήρα απλούστερο, ελαφρύτερο και πιο συμπαγή, γεγονός που του επιτρέπει να εξοικονομεί έως και 15 τοις εκατό του καυσίμου βελτιώνοντας την απόδοση καυσίμου μόνο από το σχεδιασμό.
3. Εκτυπώστε κατ' απαίτηση, μειώνοντας τη σπατάλη ενέργειας. Η παραγωγή επί τόπου και εκτύπωσης κατά παραγγελία μειώνει τη συνολική σπατάλη ενέργειας και μειώνει το αποτύπωμα άνθρακα. Το περιβαλλοντικό κόστος όπως η συναρμολόγηση, η μεταφορά, η εφοδιαστική, η αποθήκευση κ.λπ. ουσιαστικά εξαλείφονται, με αποτέλεσμα τη βελτίωση της χρήσης ενέργειας και πόρων.
Επισκευή και συντήρηση
1. Ανακύκλωση, πράσινη και χαμηλών εκπομπών άνθρακα. Η κατασκευή προσθέτων μπορεί να πραγματοποιήσει την επαναχρησιμοποίηση των απορριπτόμενων εξαρτημάτων μέσω της τεχνολογίας φρεζαρίσματος και να πραγματοποιήσει την ανάπτυξη της βιομηχανίας κατασκευής αερομεταφορών προς την κατεύθυνση μιας κυκλικής οικονομίας. Για παράδειγμα, η τεχνική ιδέα της MolyWorks στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι η μετατροπή των μεταλλικών απορριμμάτων εκτύπωσης σε σκόνη υψηλής ποιότητας. Παράλληλα, η εταιρεία έχει προτείνει το επιχειρηματικό μοντέλο ανάπτυξης «Mobile Foundry», δηλαδή τα απόβλητα μετάλλων αφομοιώνονται και μετατρέπονται σε σκόνη υψηλής ποιότητας επί τόπου.
3. Μερική επισκευή για αποφυγή διάλυσης εξαρτημάτων. Με βάση τα χαρακτηριστικά κατασκευής στρώμα προς στρώμα της κατασκευής προσθέτων, μόνο το κατεστραμμένο μέρος θεωρείται ως ειδικό υπόστρωμα και το σχήμα του εξαρτήματος μπορεί να αποκατασταθεί με τρισδιάστατη διαμόρφωση λέιζερ στο κατεστραμμένο μέρος και η απόδοση μπορεί να ανταποκριθεί τις απαιτήσεις χρήσης. Πραγματοποιείται ένας ενάρετος κύκλος χαμηλών εκπομπών άνθρακα της διαδικασίας κατασκευής εξαρτημάτων, εξοικονομώντας την ενέργεια που καταναλώνεται στην παραγωγή νέων υλικών και ανταλλακτικών. Για παράδειγμα, για εξαρτήματα δίσκου στροβίλου, όταν ένα πτερύγιο στο δίσκο είναι κατεστραμμένο, είναι απαραίτητο μόνο να χρησιμοποιηθεί τεχνολογία κατασκευής πρόσθετων για την επισκευή του κατεστραμμένου πτερυγίου για να αποκατασταθεί η λειτουργία του δίσκου και να αποφευχθεί η διάλυση ολόκληρου του δίσκου του στροβίλου.
3. Βελτιώστε την απόδοση των εξαρτημάτων και αυξήστε τη διάρκεια ζωής. Βελτιστοποιώντας τη δομή των εξαρτημάτων, η καταπόνηση των εξαρτημάτων μπορεί να κατανεμηθεί με τον πιο λογικό τρόπο, μειώνοντας τον κίνδυνο ρωγμών κόπωσης, αυξάνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής και μειώνοντας το αποτύπωμα άνθρακα. Για παράδειγμα, το σύστημα προσγείωσης που κατασκευάζεται με τεχνολογία 3D στο αμερικανικό μαχητικό F16 όχι μόνο πληροί τα πρότυπα χρήσης αλλά έχει και μέση διάρκεια ζωής 2,5 φορές μεγαλύτερη από αυτή του αρχικού.
Προτάσεις για μελλοντικές κατευθύνσεις
Προκειμένου να βελτιωθεί περαιτέρω η ικανότητα της παραγωγής προσθέτων να επιτυγχάνει ουδετερότητα άνθρακα στην αεροπορική βιομηχανία, προτείνονται οι ακόλουθες κατευθύνσεις ανάπτυξης.
1. Βελτιστοποίηση μικροδομής υλικού. Μια επαγγελματική βάση δεδομένων δημιουργείται μέσω του γονιδιώματος υλικού για την πραγματοποίηση έξυπνης βελτιστοποίησης της επιλογής υλικού. Καθιερώνοντας την εγγενή σχέση μεταξύ σύνθεσης, διεργασίας, μικροδομής και απόδοσης, η μικροδομή που πληροί τις απαιτήσεις ουδετερότητας άνθρακα σχεδιάζεται σύμφωνα με τις ιδιότητες του υλικού.
2. Δομική και πολυεπιστημονική βελτιστοποίηση τοπολογίας. Εισαγάγετε τη σχεδίαση όγκου βασισμένη σε πολλές φυσικές, ενσωματώστε ψηφιακά χαρακτηριστικά πολλαπλής κλίμακας και υλικά πολλαπλών τύπων, διατηρήστε τις απαραίτητες μηχανικές ιδιότητες και επιτύχετε σύντηξη δομικών λειτουργιών για μείωση της κατανάλωσης υλικού και μείωση του βάρους των εξαρτημάτων.
3. Ο συνδυασμός τεχνητής νοημοσύνης και τεχνολογίας δίδυμων δεδομένων. Ενσωματώστε προηγμένο εξοπλισμό ή τεχνολογίες όπως παρακολούθηση διεργασιών, αντίληψη πληροφοριών, μηχανική μάθηση, τεχνητή νοημοσύνη, βάσεις δεδομένων, κ.λπ. προσθετικό ψηφιακό οικοσύστημα μπορεί να βελτιωθεί. Η κατασκευή προσθέτων μπορεί να διαδραματίσει βασικό ρόλο στη μείωση του άνθρακα σε κάθε σύνδεσμο κατασκευής εξαρτημάτων αεροσκαφών.