Durante la TCT Asia 3D Printing Exhibition e lo Zhuhai Air Show di quest'anno, la "produzione di massa" è diventata l'ultimo vocabolario per descrivere la tecnologia di stampa 3D in metallo. "Fornire maggiori possibilità per la produzione in serie di parti aerospaziali" e "per la produzione in serie" non solo ci fa meravigliare, la stampa 3D in metallo si sta sviluppando così velocemente e così affidabile?
Il motivo per cui il proprietario del marchio fa tale pubblicità è perché ci sono casi affidabili a sostegno di questa retorica. Il rappresentante più tipico è che GE Aviation ha raggiunto la produzione di più di 100,000 teste di ugelli e le ha applicate ai motori più avanzati:
GE9X su Boeing 777X
LEAP-1A sull'Airbus A320 NEO
LEAP-1B trasportato dal Boeing 737MAX
LEAP-1C sul cinese C919
Combina 20 parti realizzate mediante saldatura in un insieme preciso, che riduce il peso del prodotto del 25 percento rispetto alla generazione precedente, migliora la durata di 5 volte e aumenta l'economicità del 30 percento. La sua complessa struttura di funzionalità richiede solo Può essere prodotto con il processo di stampa 3D. Il successo di questo caso dimostra che la stampa 3D in metallo è fattibile per la produzione di massa.
Sebbene non siano stati pubblicati casi nazionali di produzione di massa di stampa 3D in metallo nel settore aerospaziale, è ancora possibile catturare indizi. Nell'ultimo caso applicativo della Sixth Academy of Aerospace Science and Technology, si afferma che nel processo di sviluppo e produzione del 85-ton motore a cherosene a ossigeno liquido a ciclo aperto, "i componenti chiave della stampa 3D sono stati testato dozzine di volte in test a lungo termine. valutazione". Ciò dimostra dal lato che la qualità delle parti prodotte dalla tecnologia di stampa 3D in metallo è affidabile e può essere accettata dal settore aerospaziale. Successivamente, dal punto di vista della produzione, verranno descritti quali fattori influenzano la produzione di massa nel settore aerospaziale.
1. Coerenza del prodotto, un fattore chiave per la produzione ripetibile
La realizzazione della produzione in lotti significa che ogni parte prodotta dalla stampa 3D in metallo in un singolo lotto o in più lotti è completamente coerente in termini di qualità della parte, prestazioni e precisione dimensionale, ovvero la tecnologia ha raggiunto una qualità di produzione ripetibile. Ciò pone severi requisiti sulle apparecchiature di stampa e sugli standard di processo.
La messa a punto delle apparecchiature deve soddisfare standard rigorosi ed essere in grado di raggiungere una qualità di produzione ripetibile, in modo da avere le condizioni di base per la produzione di massa. Ma questa è solo una descrizione sistematica, ma coinvolge un'ampia gamma, come la rimozione del fumo e la regolazione del flusso d'aria nello spazio di formatura durante il processo di stampa, il controllo della stabilità della potenza del laser e la regolazione dell'energia di ciascuna parte di la piattaforma entro un intervallo accettabile, la stampa Il controllo del contenuto di ossigeno nella camera e la post-elaborazione richiesta dopo il completamento della costruzione, ecc., il numero di sensori che devono essere disposti può raggiungere migliaia. GE ha anche svolto ricerche, analisi e trasformazioni dettagliate sulle stampanti Concept Laser acquisite per soddisfare la capacità di produzione di massa.
2. Gli ingegneri ben addestrati sono fondamentali
Per la tecnologia di stampa 3D in metallo, sono necessarie molte conoscenze professionali, ma non è necessario che una persona sia multi-qualificata. Questa tecnologia comporta molti dettagli tecnici, come la progettazione per la produzione additiva, il funzionamento e la manutenzione qualificati, lo sviluppo del processo di stampa e il controllo della qualità dei materiali, la post-elaborazione e così via.
Quasi tutti questi processi coinvolti influiranno direttamente sull'uniformità della qualità di fabbricazione del prodotto. Per i fornitori impegnati a fornire servizi all'industria aerospaziale, i talenti in questi collegamenti sono indispensabili, specialmente quelli che sono ingegneri ben addestrati. Lo sviluppo di ingegneri con queste competenze specialistiche è costoso e richiede tempo, ma necessario.
3. I costi di produzione devono continuare a diminuire
Va sottolineato che la tecnologia di stampa 3D non sarà ampiamente adottata e prodotta in serie a meno che il ritorno sull'investimento non superi altri metodi di produzione disponibili. Per il settore aerospaziale, il costo non sembra essere la cosa più importante, ma il costo influisce ancora sulla possibilità di ottenere una produzione di massa.
L'alto costo della macchina stessa è un grosso problema. Tuttavia, dopo dieci anni di accumulo di tecnologia e iterazioni di ricerca e sviluppo, il costo delle apparecchiature delle stampanti 3D è diminuito notevolmente rispetto ai primi giorni. Allo stesso modo, c'è una tendenza costante nei costi dei materiali. Non importa dal punto di vista della tecnologia matura o dal punto di vista della concorrenza, la continua riduzione dei costi di produzione sarà inevitabile.
4. Ci saranno sempre più regolazioni e produzioni automatiche
Ridurre al minimo l'errore umano è molto importante per la produzione additiva di metalli. Ad esempio, quando si regolano i parametri della dimensione dello spot e della sovrapposizione multi-laser, il giudizio degli ingegneri potrebbe essere diverso. Pertanto, alcuni produttori di apparecchiature come Farsoon Hi-Tech hanno sviluppato in modo indipendente un "sistema di calibrazione intelligente multi-laser" che risolve al massimo la sfida della coerenza della sovrapposizione multi-laser, rendendo la qualità e le prestazioni di stampa più uniformi.
Altri errori indotti dall'uomo includono il livellamento dei substrati di costruzione, la pulizia a polvere delle tubazioni all'interno delle parti e la rimozione del supporto e la post-elaborazione. Il software e l'hardware attuali stanno rendendo questi processi più intelligenti. Sebbene l'attuale grado di automazione sia ancora limitato, si può vedere che questa sarà una tendenza.
Ricapitolare
I vantaggi applicativi della tecnologia di produzione additiva in metallo nel settore aerospaziale includono design liberato, elevato utilizzo di materiali, bassi costi di produzione e produzione rapida. Dopo aver sperimentato i primi dubbi, ha iniziato a svilupparsi rapidamente.
La stampa 3D in metallo non è solo "può essere stampata", le prestazioni devono soddisfare i requisiti di installazione, la produzione di massa deve essere stabile, efficiente e coerente, il costo deve continuare a essere ridotto e la capacità di innovazione del design e del miglioramento e dell'aggiornamento dei processi deve continuare a migliorare. Solo in questo modo può diventare una parte indispensabile della filiera manifatturiera, e questo processo un tempo "non mainstream" può sopravvivere al freddo inverno.