1. Стан технології металевого 3D-друку на сьогоднішній день у літаках
Технологія тривимірного друку металу широко використовується в авіаційній промисловості для виготовлення важливих деталей, таких як двигуни, камери згоряння та лопаті турбін. Наприклад, перший локально виготовлений рідинний кисневий керосиновий двигун із електричним насосом із голковим болтом, який використовує технологію 3D-друку, — це рідинний ракетний двигун Thunder-5 від Deep Blue Aerospace. Регулювання діапазону тяги становить 50% -110%; його максимальна вакуумна тяга становить 50 кН. Крім того, завдяки значному зниженню витрат на виробництво та термінів доставки, SpaceX широко використовує 3D-друковані деталі в ракетних двигунах Falcon 9 і SuperDraco, що відрізняються високою міцністю, пластичністю та стійкістю до руйнування.
2. Ідея та переваги технології тривимірного багатоматеріального друку
Удосконалений метод виробництва, відомий як багатоматеріальний 3D-друк, дозволяє комбінований друк кількох матеріалів. Це дозволяє інтегрувати кілька матеріалів в один компонент, отже, створювати складні конструкційні вироби, які задовольняють декільком цілям і критеріям продуктивності та є складними для звичайних технологій виробництва. Ця технологія пропонує більше можливостей для створення окремих функціональних компонентів з кращою продуктивністю.
Багатоматеріальна технологія 3D-друку в основному відображає такі особливості в аерокосмічній галузі:
Варіативність дизайну: техніка 3D-друку дозволяє дизайнерам будувати складні геометричні форми, збільшуючи таким чином свою творчу гнучкість. Дизайнери можуть створювати комбінації кількох матеріалів в одній моделі, використовуючи багатоматеріальний друк, щоб задовольнити різноманітні функціональні та продуктивні критерії.
Багатоматеріальна техніка 3D-друку може використовувати тугоплавкі метали та високоефективну кераміку серед інших металевих і керамічних порошкових матеріалів. Це пропонує засоби для створення металокерамічних композитних конструкцій із різноманітними хімічними та фізичними характеристиками.
Багатоматеріальна технологія 3D-друку може використовувати переваги 3D-друку, що утворюють структуру великої складності, для створення композиційних матеріалів і елементів складної структури, які неможливо виготовити звичайними засобами.
Багатоматеріальна технологія 3D-друку може забезпечити інтегроване формування структурних компонентів з подвійного матеріалу, таким чином уникаючи проблем, пов’язаних із багатокомпонентним складанням у звичайних процесах, і таким чином допомагаючи покращити загальну продуктивність і надійність структур з подвійного матеріалу.
3. Випадки застосування багатоматеріальної технології 3D-друку в аерокосмічній сфері: компоненти двигуна Компоненти аерокосмічного двигуна, включаючи лопаті турбіни, камери згоряння тощо, були ефективно виготовлені за допомогою технологій 3D-друку з металу. Друк із використанням кількох матеріалів дозволяє значно зменшити вагу, але гарантує зовнішню структуру та загальну міцність, тим самим оптимізуючи економію палива та характеристики літака. Використовуючи технологію виробництва добавок спрямованого енергетичного осадження DED, NASA, наприклад, нанесло біметалічні матеріали на задній частині мідної камери GRCop-42, створивши високоміцне осьове з’єднання із залізо-нікелевих суперсплавів для сопла камери тяги ракети, тому досягнення безперервного охолодження та вирішення деяких проектних проблем і проблем інтерфейсу в конструкції болтового з’єднання.
Такі компанії, як Deep Blue Aerospace, SpaceX і Skyroot Aerospace, ефективно виробляють ракетні двигуни за допомогою технологій 3D-друку. Серед них Dhawan-1, Skyroot Aerospace запустила перший ракетний двигун із 100% 3D-друкованими паливними інжекторами та успішно випробувала його на своїй ракеті-носії Vikram I. Компанія скоротила якість двигуна на 50% за допомогою технології 3D-друку, необхідні компоненти для його конструкції вдвічі, а терміни виробництва – на 80%.
Процес PEP (екструзія порошку), розроблений компанією Sublimation 3D, — це креативна технологія непрямого 3D-друку для металу/кераміки, яка більше не може обмежуватися виробництвом одного матеріалу та повністю відповідає потребам складних композиційних друкованих виробів. Ця технологія забезпечує комбінований друк кількох матеріалів за допомогою незалежного 3D-принтера з подвійним соплом, який може друкувати металеві та керамічні матеріали одночасно або альтернативно. У швидкому розвитку та виробництві металокерамічних мультиматеріалів, металокерамічних композиційних матеріалів та їх продуктів в аерокосмічному секторі ця технологія знаходить широкий потенціал застосування.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html