Wykorzystanie przemysłowego druku 3D w lotnictwie

0
131

Drukowanie 3D wkracza w branże, w których jakość i bezpieczeństwo poszczególnych części i całości poddawane są szczególnie wymagającym testom.

Jedną z takich branż jest lotnictwo.

Druk 3D wykorzystuje się tu nie tylko do prototypowania, ale także do tworzenia gotowych komponentów. Wśród nich znajdziemy elementy wyposażenia wnętrza czy elementy kokpitu, ale także części stosowane w silnikach.

Do ich produkcji stosuje się najczęściej metody wydruku SLS, DLP i SLA. Czy można uznać, że wykorzystanie 3D w lotnictwie będzie już wkrótce tak powszechne, jak metody stosowane dotychczas?

Wykorzystanie druku 3d w lotnictwie
Wykorzystanie przemysłowego druku 3d w lotnictwie

Dlaczego druk 3D wykorzystywany jest w lotnictwie?

Jeszcze do niedawna w produkcji stosowano tylko technologię ubytkową, czyli obróbkę skrawaniem. Polega ona na usuwaniu z bryły materiału części niepotrzebnych i w efekcie takiego działania uzyskujemy pożądany kształt produktu końcowego.

Taki sposób produkcji – choć efektywny i skuteczny – generuje wiele odpadów.

W przypadku tworzenia obiektów przy użyciu technologii 3D (czyli metody przyrostowej, addytywnej) powstaje ich nawet o 95% mniej!

Jak można się domyślić, niesie to za sobą ogromne oszczędności. Druk 3D pozwala również na pozyskiwanie skomplikowanych części, których produkcja konwencjonalna nie byłaby możliwa. Co więcej, szacuje się, że ciężar elementów produkowanych metodą przyrostową może być nawet o 55% mniejszy, a ich elastyczność może być znacznie większa niż w przypadku obiektów tworzonych metodą ubytkową.

Czy stosowanie technologii 3D w lotnictwie jest powszechne?

Jak widać, wykorzystywanie druku 3D w lotnictwie niesie za sobą szereg korzyści. Czy wobec tego jest ono powszechnie używane w tej branży? Takie zjawisko dość trudno jest dokładnie oszacować, dlatego podamy tu dwa przykłady, które nakreślą nam tylko obraz sytuacji.

  1. Boeing wyprodukował jak dotąd 200 różnych części, które wykorzystywane są w 10 typach samolotów (na przykład w Dreamlinerze znajdziemy aż 32 takie elementy),
  2. W Airbusie A350 znajduje się ponad 1000 części wykonanych metodą 3D.

Wykorzystanie 3D w lotnictwie – moda czy konkretne cele?

Mogłoby się zdawać, że wykorzystywanie możliwości, jakie dają drukarki 3D, w przemyśle lotniczym, jest podyktowane (choć w części) modą. Jednakże druk 3D daje wymierne korzyści, które wpływają nie tylko na wysokość poniesionych inwestycji, ale także na środowisko naturalne. Na przykład konstruktorzy Airbusa A350 XWB postawili sobie za cel obniżenie aż o 25% zużycia paliwa.

W jaki sposób mają zamiar tego dokonać?

W dużej mierze wykorzystają tu drukowanie 3D, które pozwala na obniżenie wagi poszczególnych drukowanych elementów i – co za tym idzie – wagi całego samolotu. Konstruktorzy stosują w tym celu inżynierię odwrotną, która polega na modyfikacji istniejących już komponentów w taki sposób, aby przy zmianie ich geometrii i utracie wagi zapewnić im taką samą wytrzymałość.

Druk 3d w lotnictwie
Jak przemysłowy Druk 3D wykorzystywany jest w lotnictwie. Zobacz przykłady!

Z jakich materiałów powstają części 3D do samolotów?

Branża lotnicza jest wyjątkowo wymagająca, jeśli chodzi o bezpieczeństwo, jakie mają zapewniać poszczególne części. Z jakich więc materiałów są produkowane? Przede wszystkim ze specjalnych proszków tytanowych i ze stali nierdzewnej, które w procesie druku spiekane są laserowo. Ponadto, powstały też nowe materiały lotnicze takie jak ultem 9085, którego parametry (stosunek wytrzymałości do ciężaru) zbliżone są do stopu aluminium 2024.

Oszczędności, jakie niesie za sobą wykorzystanie drukarek 3D w lotnictwie

Wspominając o oszczędnościach, warto podać kilka liczb. Projekt budowy Dreamlinera z wykorzystaniem części powstałych w procesie 3D miał – według szacunków – przynieść producentowi oszczędności rzędu 2-3 milionów dolarów na jednym egzemplarzu. Rocznie Boeing produkuje takich samolotów ponad 140, stąd łatwo obliczyć, że takie posunięcie przyniosłoby mu oszczędności na poziomie 350 milionów w ciągu roku. Jak widać, w grę wchodzą tu ogromne sumy. Dodajmy jeszcze, że koszty produkcji Boeinga 787 są tak wysokie głównie ze względu na wykorzystywanie tytanu, materiału który jest lekki, a przy tym wytrzymały. Jego cena jednak przewyższa cenę aluminium aż siedmiokrotnie! Przygotowywanie obiektów z tytanu poprzez druk 3D jest znacznie tańsze niż w przypadku konwencjonalnej produkcji.

Jedną z firm i to na dodatek jedną z Polskich firm oferującą przemysłowy druk 3D, który może z powodzeniem sprawdzić się także na rynku lotniczym jest firma Omni3D z Poznania.

Jakie części samolotów produkuje się metodą 3D?

Technologia druku 3D jest stosunkowo młoda, dlatego też w lotnictwie nie wykorzystuje się jej do tworzenia elementów krytycznych, takich jak wspornik podwozia czy podwozie. To części, które pracują bardzo intensywnie i przenoszą duże obciążenia (w tym przypadku musi minąć jeszcze wiele czasu zanim okaże się w toku testów, czy drukowane elementy 3D spełnią warunki bezpieczeństwa).

3D wykorzystuje się natomiast do tworzenia takich elementów jak kanały, wsporniki instalacji paliwowej i hydraulicznej, czy też instalacje oblodzeniowe. Ponadto, obiekty powstałe dzięki drukarce 3D znajdziemy też w kabinie pasażerskiej i kabinie pilota.

Drukowanie 3D w lotnictwie wojskowym

Technologia druku 3D wykorzystywana jest też w lotnictwie wojskowym. Tu znajduje zastosowanie zwłaszcza w tworzeniu części zamiennych. Prowadząc działania wojenne, trzeba mieć odpowiednio wyposażony magazyn takich części. Jeśli natomiast dysponujemy drukarkami 3D i łatwo składowalnymi proszkami metalowymi, możemy na miejscu, na poczekaniu, stworzyć potrzebne elementy. Co więcej, jest to nie tylko stosunkowo łatwe, ale również szybkie. Przypuszcza się, że statki służące odkrywaniu kosmosu nie będą zabierać ze sobą gotowych przedmiotów, ale drukarki i materiały i przy ich pomocy będą drukować potrzebne obiekty. Mówiąc o lotnictwie wojskowym i 3D nie można pominąć tematu dronów. W tym przypadku nie ma już mowy bezpieczeństwie pilota, dlatego nawet całe drony tworzone są metodą 3D.

Lotnictwo i przemysłowe wydruki 3D. Przykłady i praktyczne zastosowania
Lotnictwo i przemysłowe wydruki 3D. Przykłady i praktyczne zastosowania.

Ograniczenia druku 3D stosowanego w lotnictwie

Nie ma technologii doskonałych (jeszcze). O ile drukowanie 3D idealnie sprawdza się w prototypowaniu i tworzeniu części maszyn, o tyle ich masowa produkcja byłaby nieopłacalna. Jeśli jednak zależy nam na wyprodukowaniu niewielkiej ilości przedmiotów, to technologia 3D jest niezastąpiona, i to zarówno ze względu na dużą opłacalność i dokładność, jak i brak konieczności dodatkowego oprzyrządowania.

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Please enter your comment!
Please enter your name here