Защо аерокосмическите компании избират метален 3D печат за части на самолети?

Аерокосмическите компании се обръщат към метални 3D отпечатани компонентитъй като традиционното производство все още създава избегнати забавяния, високи разходи за инструменти и геометрични ограничения, които налагат компромиси в дизайна. Адитивните процеси съкращават времето за изпълнение на малко-обемни и сложни части, възстановяват свободата на проектиране за вътрешни канали и леки конструкции и осигуряват механични характеристики, които отговарят на много вторични структурни изисквания, когато са правилно последващи-обработени и сертифицирани. Алуминиевите сплави като AlSi10Mg и Scalmalloy, заедно с опциите за титан, сега поддържат реална производствена употреба при системи за качество на ниво AS9100-, докато покритието и повърхностните обработки отговарят на нуждите от корозия и издръжливост. Следващите раздели разглеждат практическите проблеми с конвенционалните методи, здравината и надеждността на произведените с добавки части, реалностите при последваща обработка и нарастващото приемане на този подход в аерокосмическите програми.

Алуминият все още доминира в много вторични структури и приложения без-горещи-секции. Прахообразното{3}}сливане на AlSi10Mg и сплави с по-високи-производителности като Scalmalloy сега произвежда плътен материал, който след подходяща топлинна обработка поддържа реална структурна употреба.

Най-непосредствената полза е теглото. Оптимизацията на топологията, комбинирана с вътрешни решетки, обикновено осигурява 20–35 процента намаляване на масата, като същевременно се постигат целите за твърдост. Екипи, които работят с опитен производител на 3D печат от алуминиева сплавможе също така да реши кога допълнителната якост и устойчивост на умора на Scalmalloy оправдават по-високата му цена спрямо по-икономичния AlSi10Mg.

Типични топлинно{0}}обработени свойства (в зависимост от ориентацията и процеса):

Тези цифри са полезни само за ранен скрининг. Окончателните допустими стойности винаги идват от-специфично тестване и свидетелски купони.

Титаниевите сплави, особено Ti-6Al-4V, следват подобна логика за приложения с по-високи натоварвания или по-високи температури. 3D отпечатаните титанови самолетни части вече летят в скоби, фитинги и определени структурни елементи, където комбинацията от здравина, устойчивост на корозия и свобода на дизайна надвишава по-високата цена на материала.

Въпросът „триизмерно отпечатаният метал толкова здрав ли е, колкото обработеният метал“ няма еднозначен отговор. За много приложения със статично{2}}натоварване якостта на опън и провлачването на правилно обработените LPBF части съвпадат или надвишават тези на сравними лети сплави. Бързото втвърдяване произвежда фини микроструктури, които допринасят за това представяне. Сравнението с кованите CNC материали е по-близко: статичната якост често е конкурентна, докато животът на умора зависи силно от състоянието на повърхността, остатъчната порьозност и ориентацията на конструкцията.

На практика горещото изостатично пресоване,-облекчаване на напрежението или термична обработка с разтвор и механична обработка на критични повърхности внасят много вторични структурни и флуидни-компоненти в допустимите за аерокосмическата индустрия. Основните{3}}важни за полета части все още изискват пълна квалификация на процеса, но техническият път вече е по-ясен, отколкото беше преди пет години. Поради това решенията за 3D печат на метал срещу CNC машинна обработка в космическата промишленост се отнасят по-малко към абсолютната здравина и повече към сложността на геометрията, обема и общото време за изпълнение.

Системите за качество затварят цикъла. Доставчиците, работещи по AS9100 или EN 9100, поддържат проследимост на праха, наблюдение на-процеса и данни от механични тестове с всяка партида. Тази документация е това, което позволява на OEM производителите и Tier-1 доставчиците да приемат части, произведени с добавки, в контролирани вериги за доставки.

Тъй като-изградените повърхности от-пластови процеси са по-груби от машинно обработените и може да запазят остатъчно напрежение или незначителна порьозност. Следователно последващата-обработка за метални 3D-отпечатани части не е по избор. Типичните последователности включват отстраняване на опора, термична обработка, HIP, където умората или целостта на налягането имат значение, селективна CNC обработка на интерфейси и защитни покрития.

За алуминиевите компоненти устойчивостта на корозия не-подлежи на обсъждане. Влагата,-течностите за размразяване и галваничните двойки изискват анодиране, преходни покрития или специализирано покритие. Когато тези стъпки са планирани от самото начало, а не добавени като последваща мисъл, точността на размерите и дългосрочната -трайност остават под контрол.

Производителите на оригинално оборудване, регулаторите и индустриалните групи в аерокосмическата промишленост постоянно разширяват квалификационните рамки за адитивно производство. Все по-голям брой доставчици притежават сертификати AS9100 или EN 9100, които конкретно обхващат процеси с добавки към метали. Горивните дюзи, скобите, топлообменниците и избраните структурни фитинги вече са в експлоатация. Тази оперативна история, съчетана с по-ясни маршрути за сертифициране, продължава да намалява бариерата за нови програми, оценяващи метални 3D отпечатани компоненти.

Ако времената за изпълнение, разходите за инструменти или геометричните ограничения ограничават текущата програма, фокусираният преглед на кандидатстващите части спрямо допълнителните възможности често е най-бързият начин за количествено определяне на възможността. Апроизводител на метален 3D печатс опит в леките авиационни компоненти и пълна аерокосмическа документация обикновено може да върне ясна оценка на-времето, цената и квалификацията в рамките на няколко дни след получаване на модела и изискванията.