Titaanisulamite suurenenud kasutuse üks peamisi tegureid on süsinikkiust komposiitide laialdane kasutamine kosmosetööstuses. Titaanisulamitel ja süsinikkiust komposiitidel on suurepärane ühilduvus, pakkudes mitte ainult suurt tugevust ja korrosioonikindlust, vaid ka tõhusat kaalu vähendamist, muutes need eriti sobivaks suure-pingega piirkondades ja komposiitmaterjalidega kokkupuutuvates komponentides. See titaanisulamite kasutamise kasv esitab aga kosmosetööstuse tootjatele kahekordse väljakutse: esiteks on titaanisulamid kõrge -väärtusega metallid ja traditsiooniliste sepistamisprotsesside tulemuseks on äärmiselt madal materjalikasutus, kusjuures kuni 80–95% toorainest võib raisata töötlemise käigus, mis on väljakutseks kosmosetööstuse tootmisele ja kosmosetööstusele. Teiseks sõltub õhusõidukite jõudluse pidev optimeerimine üha enam tõhusamast ja kergemast struktuuriprojektist, samas kui traditsioonilised tootmisprotsessid seisavad sageli silmitsi keeruliste integreeritud struktuuride saavutamisel piirangutega, nagu kõrged kulud, pikad teostusajad või tehniline teostamatus. Niisiis, kas on olemas tootmismeetod, mis suudab samaaegselt lahendada materjalijäätmete kiireloomulise probleemi ja avada keeruliste konstruktsioonide tulevase potentsiaali? Lennundustootja Airbus on neile küsimustele vastanud oma traat-suunatud energiasadestamise (w-DED) lisandite tootmistehnoloogiaga, mida ta on juba aastaid kasutanud.
Kuidas w{0}}DED töötab?
Airbus selgitab, et tehnoloogia kasutab mitme-teljega robotkätt, mis on varustatud titaanisulamist traatrulliga, mis liigub täpselt vastavalt digitaalsele mudelile. Fokuseerides traadile energiat, nagu laser-, plasma- või elektronkiired, sulab see koheselt ja sadestub kiht-kihilt substraadile. Pealiskaudselt meenutab protsess keevitamist, kuid tegelikult juhib seda täielikult kolme-dimensiooniline mudel, mis on võimeline "printima" materjali alt üles nn "tühjaks osaks". See toorikosa on juba väga lähedal soovitud lõplikule kujule, saavutades peaaegu -võrgu-kuju, ja detaili täpsete mõõtmete nõuete täitmiseks on vaja ainult kiiret viimistlemist.
Suurte lennukite titaanisulamist konstruktsioonikomponentide potentsiaali vabastamine
Suurte lennukite titaanisulamist konstruktsioonikomponentide potentsiaali vabastamine
Kui metallist 3D-printimise tehnoloogiat on kosmosevaldkonnas kasutatud umbes kümme aastat, siis varem on see piirdunud peamiselt väikeste detailidega. "Puberkihi" 3D-printimissüsteeme kasutatakse tavaliselt 60 sentimeetrist (umbes kahe jala) pikkuste osade valmistamiseks. Seevastu W{5}}DED-tehnoloogia on võimaldanud Airbusil ületada mõõtmete piiranguid, valmistades suuri kuni seitsme meetri (üle 23 jala) pikkuseid titaanisulamist konstruktsioonikomponente. Uus protsess lubab tootmiskiiruseks mitu kilogrammi materjali tunnis. See teeb võimalikuks 3D-printimise tehnoloogia tööstusliku-mahuga-tootmise suurte kommertslennukite konstruktsioonikomponentide jaoks.
Aitab vähendada titaani toormaterjali jäätmeid
Tänapäeva säästva ja säästliku tootmise poole püüdlemisel on traditsioonilistel sepistamisprotsessidel raske täita kosmosetööstuse tootjate rangeid kulukontrolli ja ressursitõhususe nõudeid. Üks peamisi põhjusi, miks Airbus võttis kasutusele DED-lisandite tootmise, on materjali raiskamise vältimine töötlemise ajal algusest peale. Selle põhjuseks on asjaolu, et DED-lisandite tootmisel kasvatatakse osi kiht-{-kihthaaval peaaegu-võrk-kujuliselt, mis sarnaneb lähedaselt lõplikule konstruktsioonikujule, nõudes vaid minimaalset hilisemat töötlemist.
Lennuki arendamise paindlikkuse suurendamine
Traditsioonilised sepistamisprotsessid nõuavad suurte ja keerukate vormide valmistamist, mis võib kesta kuni kaks aastat ja nõuab märkimisväärseid esialgseid investeeringuid. Seevastu 3D{2}}prinditud osade kuju määravad täielikult arvutiprogrammid, mis vähendab tarnetsüklit vaid mõne nädalani. W-DED-i pakutav paindlikkus on eriti kasulik esimese prototüübi sujuvaks ja õigeaegseks tootmiseks,-kuigi detailide kujundusi veel peenhäälestatakse-ja optimeeritakse, toetab tehnoloogia füüsiliste komponentide kiiret iteratsiooni kuni kogu õhusõiduki lõpliku kokkupanekuni.
Esimene valideerimine A350 tootmises
Airbus alustas hiljuti W{0}}DED-tehnoloogia abil toodetud suurte komponentide masstootmise integreerimist lennuki A350 kaubaukse perimeetri struktuuri. Selles uurimisfaasis prinditakse need Airbusi kavandatud konkreetsed osad plasma w{3}}DED-tehnoloogia abil kvalifitseeritud tarnijate poolt, seejärel testitakse neid ultraheliga Testia Bremeni poolt ning lõpuks viimistletakse ja pannakse kokku Airbusi enda tehastes. Need osad on funktsionaalselt ja geomeetriliselt identsed traditsiooniliste sepistatud osadega, mida nad asendavad, kuid on saavutanud märkimisväärse kulude kokkuhoiu. Tulevikku vaadates plaanib Airbus kasutada A350 w{7}}DED komponente lähtepunktina, et järk-järgult laiendada seda tehnoloogiat teistele projektidele ja lennuki kriitilisematele osadele (pikaajaliselt, sealhulgas tiivad ja telik).
Mõeldud DED jaoks
Veelgi olulisem on see, et see tehnoloogia on tekitanud uue kontseptsiooni "disainitud DED jaoks". Insenerid ei pea enam lahutama keerukaid komponente mitmeks sõltumatuks osaks eraldi tootmiseks ja kokkupanekuks; Selle asemel saavad nad kujundada need ühe struktuuriliselt optimeeritud integreeritud komponendina ja printida need ühe korraga. See võimalus integreerida mitu osa üheks komponendiks lihtsustab tõhusalt tarneahelat, vähendab kokkupanekuetappe ja lühendab tootmistsükleid, realiseerides seeläbi täielikult järgmise -põlvkonna lennukite potentsiaali, mis põhinevad 3D-disaini kontseptsioonidel.
Põhikomponentide tootmisrakenduse edendamine
Praegu teevad Airbus ja tema partnerid suuri edusamme kogemuste kogumisel võtmekomponentide valmistamisel, kasutades W-DED (wafer-to-find) tehnoloogiat, ning on saavutanud julgustavaid edusamme. Insenerid katsetavad erinevaid energiaallikaid, sealhulgas plasmat, kaarkeevitust, elektronkiire ja laserkiire, ning hindavad samaaegselt nii allhanget (välistele tootjatele printimise lepingu sõlmimine) kui ka majasisese tootmise (sisetootmise) strateegiaid. Lisaks standardiseeritakse see tehnoloogia Airbus Groupi tasemel, et tagada selle rakendamine ja edendamine kogu ettevõttes.
Lennukõlblikkuse loogika süstemaatiline edendamine
Lennukõlblikkuse sertifitseerimise{0}}aeganõudvam ja keerulisem aspekt on ohutuse tunnustamine, st materjalide ohutuse tõendamine. Rahvusvaheline tsiviillennundustööstus on kogunud kogemusi aastatepikkuse praktikaga. Kui me mainime lennukõlblikkuse sertifitseerimist, peame silmas tegelikult õhusõiduki osade sertifitseerimist, mis hõlmab kolme aspekti: materjalid, protsessid ja disain. Lisatootmis-3D-printimise tehnoloogia{11}}hõlmab kõiki kolme elementi. Esiteks on lisandite tootmine tootmisprotsess. Samal ajal nõuab selle tehnoloogia väärtuse maksimeerimine lisaainete tootmise kavandamist. Uute materjalide kasutamine osade lisatootmises lisab veel ühe elemendi, mis nõuab ohutuse kontrollimist. Seetõttu on kõige turvalisem lahendus see probleem samm-sammult lahendada, minimeerides riske. Airbusi lähenemine titaanisulamist DED-lisandite tootmisele peegeldab ülaltoodud intervjuus käsitletud „kolme{13}etapilise” lennukõlblikkuse loogikat. Esiteks, alustades sekundaarsetest{15}}kandekonstruktsioonidest, nagu A350 kaubauksed, kontrolliti W-DED protsessi enda usaldusväärsust, säilitades samal ajal materjalid ja kujunduse muutumatu. Seejärel laienes see järk-järgult esmastele{20}koormust kandvatele konstruktsioonidele, edendades optimeerimist, mis on loodud DED jaoks. Praegu keskendutakse traditsiooniliste materjalide potentsiaali vabastamisele uute protsesside abil, selle asemel, et samaaegselt esitada väljakutseid täiesti uutele materjalidele, protsessidele ja disainile. See järkjärguline,-riskiga kontrollitud lähenemine ei peegelda mitte ainult industrialiseerimise vajalikku rütmi, vaid paljastab ka lennundus- ja kosmoselisandite tootmise olemuse{23}}see pole ainult tehnoloogiline uuendus, vaid ka süstemaatiline usalduse loomise projekt. See, kuidas muuta tehnoloogiline innovatsioon usaldusväärseks väärtuseks, mida saab lennukõlblikkuse raames sertifitseerida ja masstootma, ning selle aluseks olev ajastus, riskide kihistumine ja kontrolliloogika, võib olla rohkem väärt tööstusharu põhjalikku tähelepanu kui konkreetsed tehnilised üksikasjad.