Γιατί οι εταιρείες αεροδιαστημικής επιλέγουν μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση για ανταλλακτικά αεροσκαφών;

Οι αεροδιαστημικές εταιρείες στρέφονται προς μεταλλικά 3D εκτυπωμένα εξαρτήματαεπειδή η παραδοσιακή κατασκευή εξακολουθεί να δημιουργεί καθυστερήσεις που μπορούν να αποφευχθούν, υψηλό κόστος εργαλείων και γεωμετρικά όρια που επιβάλλουν συμβιβασμούς στο σχεδιασμό. Οι διεργασίες πρόσθετων μειώνουν τους χρόνους παράδοσης σε εξαρτήματα χαμηλού-όγκου και πολύπλοκων εξαρτημάτων, αποκαθιστούν την ελευθερία σχεδιασμού για εσωτερικά κανάλια και ελαφριές δομές και παρέχουν μηχανική απόδοση που πληροί πολλές δευτερεύουσες δομικές απαιτήσεις όταν γίνεται κατάλληλη επεξεργασία-και πιστοποίηση. Κράματα αλουμινίου όπως το AlSi10Mg και το Scalmalloy, μαζί με τις επιλογές τιτανίου, υποστηρίζουν πλέον την πραγματική χρήση παραγωγής με συστήματα ποιότητας επιπέδου AS9100-, ενώ οι επεξεργασίες επιμετάλλωσης και επιφανειών καλύπτουν τις ανάγκες διάβρωσης και αντοχής. Οι επόμενες ενότητες εξετάζουν τα πρακτικά προβλήματα με τις συμβατικές μεθόδους, την αντοχή και την αξιοπιστία των εξαρτημάτων που κατασκευάζονται με πρόσθετο τρόπο, την πραγματικότητα μετά την επεξεργασία και την αυξανόμενη αποδοχή αυτής της προσέγγισης στα αεροδιαστημικά προγράμματα.

Το αλουμίνιο εξακολουθεί να κυριαρχεί σε πολλές δευτερεύουσες κατασκευές και σε εφαρμογές που δεν είναι-καυτές-. Η σύντηξη σκόνης-κλίνης AlSi10Mg και κραμάτων υψηλότερης-απόδοσης όπως το Scalmalloy παράγει τώρα πυκνό υλικό που, μετά από κατάλληλη θερμική επεξεργασία, υποστηρίζει πραγματική δομική χρήση.

Το πιο άμεσο όφελος είναι το βάρος. Η βελτιστοποίηση τοπολογίας σε συνδυασμό με εσωτερικά πλέγματα συνήθως αποδίδει 20-35 τοις εκατό μείωση μάζας ενώ επιτυγχάνει τους στόχους ακαμψίας. Ομάδες που συνεργάζονται με έμπειρο κατασκευαστής τρισδιάστατης εκτύπωσης από κράμα αλουμινίουμπορεί επίσης να αποφασίσει πότε η πρόσθετη απόδοση αντοχής και κόπωσης του Scalmalloy δικαιολογεί το υψηλότερο κόστος του σε σχέση με το πιο οικονομικό AlSi10Mg.

Τυπικές ιδιότητες που έχουν υποστεί θερμική επεξεργασία (εξαρτάται από τον προσανατολισμό και τη διαδικασία):

Αυτά τα στοιχεία είναι χρήσιμα μόνο για πρώιμο έλεγχο. Τα τελικά επιτρεπτά προέρχονται πάντα από-συγκεκριμένες δοκιμές και κουπόνια μαρτύρων.

Τα κράματα τιτανίου, ιδιαίτερα το Ti-6Al-4V, ακολουθούν παρόμοια λογική για εφαρμογές υψηλότερου φορτίου ή υψηλότερης θερμοκρασίας. 3Τα τυπωμένα D εξαρτήματα αεροσκαφών τιτανίου βρίσκονται ήδη σε βραχίονες, εξαρτήματα και ορισμένα δομικά στοιχεία όπου ο συνδυασμός αντοχής, αντοχής στη διάβρωση και σχεδιαστικής ελευθερίας υπερβαίνει το υψηλότερο κόστος υλικού.

Η ερώτηση "είναι το τρισδιάστατο τυπωμένο μέταλλο τόσο ισχυρό όσο το επεξεργασμένο μέταλλο" δεν έχει μια ενιαία απάντηση. Για πολλές εφαρμογές στατικού-φορτίου, οι αντοχές εφελκυσμού και διαρροής των σωστά επεξεργασμένων εξαρτημάτων LPBF ταιριάζουν ή υπερβαίνουν αυτές των συγκρίσιμων χυτών κραμάτων. Η ταχεία στερεοποίηση παράγει λεπτές μικροδομές που συμβάλλουν σε αυτή την απόδοση. Σε σχέση με το σφυρήλατο υλικό CNC η σύγκριση είναι πιο κοντινή: η στατική αντοχή είναι συχνά ανταγωνιστική, ενώ η διάρκεια ζωής της κόπωσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατάσταση της επιφάνειας, το υπολειπόμενο πορώδες και τον προσανατολισμό της κατασκευής.

Στην πράξη, η θερμή ισοστατική συμπίεση, η θερμική επεξεργασία-ανακούφισης από τάσεις ή διαλύματα και η μηχανική κατεργασία κρίσιμων επιφανειών φέρνουν πολλά δευτερεύοντα δομικά και ρευστά εξαρτήματα χειρισμού- εντός των επιτρεπόμενων αεροδιαστημικών. Τα κύρια πτητικά-κρίσιμα μέρη εξακολουθούν να απαιτούν πλήρη πιστοποίηση διαδικασίας, αλλά η τεχνική διαδρομή είναι πλέον σαφέστερη από ό,τι πριν από πέντε χρόνια. Ως εκ τούτου, οι αποφάσεις για την αεροδιαστημική μηχανική επεξεργασία μετάλλων 3D έναντι της κατεργασίας CNC επηρεάζουν λιγότερο την απόλυτη αντοχή και περισσότερο την πολυπλοκότητα της γεωμετρίας, τον όγκο και τον συνολικό χρόνο παράδοσης.

Τα συστήματα ποιότητας κλείνουν τον κύκλο. Οι προμηθευτές που λειτουργούν σύμφωνα με το AS9100 ή το EN 9100 διατηρούν την ιχνηλασιμότητα της σκόνης, την-παρακολούθηση της διαδικασίας και τα δεδομένα μηχανικών δοκιμών με κάθε παρτίδα. Αυτή η τεκμηρίωση είναι που επιτρέπει στους OEM και στους προμηθευτές Tier-1 να δέχονται εξαρτήματα που κατασκευάζονται με πρόσθετο τρόπο σε ελεγχόμενες αλυσίδες εφοδιασμού.

Καθώς οι-κατασκευασμένες επιφάνειες από σκόνη-διαδικασίες κλίνης είναι πιο τραχιές από τις επεξεργασμένες με μηχανική επεξεργασία και ενδέχεται να διατηρούν υπολειπόμενη τάση ή μικρό πορώδες. Επομένως, η μετα{3}}επεξεργασία για μεταλλικά 3D-τυπωμένα εξαρτήματα δεν είναι προαιρετική. Οι τυπικές αλληλουχίες περιλαμβάνουν αφαίρεση υποστηρίγματος, θερμική επεξεργασία, HIP όπου η κόπωση ή η ακεραιότητα πίεσης έχει σημασία, η επιλεκτική κατεργασία CNC διεπαφών και οι προστατευτικές επικαλύψεις.

Για τα εξαρτήματα αλουμινίου, η αντίσταση στη διάβρωση δεν είναι-διαπραγματεύσιμη. Η υγρασία, τα υγρά αποπαγοποίησης και τα γαλβανικά ζεύγη απαιτούν ανοδίωση, επικαλύψεις μετατροπής ή εξειδικευμένη επιμετάλλωση. Όταν αυτά τα βήματα σχεδιάζονται από την αρχή αντί να προστίθενται ως εκ των υστέρων, η ακρίβεια διαστάσεων και η μακροπρόθεσμη διάρκεια-παραμένουν υπό έλεγχο.

Οι ΚΑΕ, οι ρυθμιστικές αρχές και οι βιομηχανικοί όμιλοι της αεροδιαστημικής διευρύνουν σταθερά τα πλαίσια προσόντων για την κατασκευή προσθέτων. Ένας αυξανόμενος αριθμός προμηθευτών κατέχουν πιστοποιήσεις AS9100 ή EN 9100 που καλύπτουν ειδικά διαδικασίες πρόσθετων μετάλλων. Ακροφύσια καυσίμου, βραχίονες, εναλλάκτες θερμότητας και επιλεγμένα δομικά εξαρτήματα είναι ήδη σε λειτουργία. Αυτό το επιχειρησιακό ιστορικό, σε συνδυασμό με σαφέστερες διαδρομές πιστοποίησης, συνεχίζει να μειώνει το εμπόδιο για νέα προγράμματα που αξιολογούν μεταλλικά 3D εκτυπωμένα εξαρτήματα.

Εάν οι χρόνοι παράδοσης, το κόστος εργαλείων ή τα γεωμετρικά όρια περιορίζουν ένα τρέχον πρόγραμμα, μια εστιασμένη ανασκόπηση των υποψηφίων εξαρτημάτων έναντι των δυνατοτήτων πρόσθετων είναι συχνά ο ταχύτερος τρόπος για να ποσοτικοποιηθεί η ευκαιρία. ΕΝΑκατασκευαστής μεταλλικής τρισδιάστατης εκτύπωσηςμε εμπειρία σε ελαφριά εξαρτήματα αεροδιαστημικής και πλήρη τεκμηρίωση αεροδιαστημικής μπορεί συνήθως να επιστρέψει μια σαφή αξιολόγηση χρόνου, κόστους και πιστοποίησης{0}} εντός λίγων ημερών από την παραλαβή του μοντέλου και των απαιτήσεων.