در طول نمایشگاه پرینت سه بعدی TCT آسیا و نمایشگاه هوایی Zhuhai امسال، "تولید انبوه" به آخرین واژگان برای توصیف فناوری چاپ سه بعدی فلزی تبدیل شده است. «ارائه امکانات بیشتر برای تولید انبوه قطعات هوافضا» و «تولید انبوه» نه تنها ما را متعجب می کند، آیا چاپ سه بعدی فلزی به این سرعت و قابل اعتماد در حال توسعه است؟
دلیل انجام چنین تبلیغاتی توسط صاحب برند این است که موارد قابل اعتمادی برای حمایت از این لفاظی وجود دارد. معمولی ترین نماینده این است که GE Aviation بیش از 100،{1}} سر نازل تولید کرده و آنها را در پیشرفته ترین موتورها اعمال کرده است:
GE9X در بوئینگ 777X
LEAP{0}}A در Airbus A320 NEO
LEAP{0}}B توسط بوئینگ 737MAX حمل شده است
LEAP{0}}C در C919 چینی
20 قطعه ساخته شده از جوشکاری را به صورت یک کل دقیق ترکیب می کند که وزن محصول را تا 25 درصد نسبت به نسل قبلی کاهش می دهد، دوام را تا 5 برابر افزایش می دهد و 30 درصد مقرون به صرفه بودن را افزایش می دهد. ساختار ویژگی پیچیده آن فقط نیاز دارد که بتوان آن را با فرآیند چاپ سه بعدی تولید کرد. موفقیت این مورد نشان می دهد که چاپ سه بعدی فلزی برای تولید انبوه امکان پذیر است.
اگرچه موارد داخلی تولید انبوه پرینت سه بعدی فلزی در حوزه هوافضا منتشر نشده است، اما هنوز می توان سرنخ هایی را به دست آورد. در آخرین مورد کاربرد ششمین آکادمی علوم و فناوری هوافضا، بیان شده است که در فرآیند توسعه و ساخت موتور نفت سفید اکسیژن مایع چرخه باز تن، «اجزای کلیدی چاپ سه بعدی بوده است. ده ها بار در آزمون های بلند مدت آزمایش شده است. این از طرفی ثابت می کند که کیفیت قطعات تولید شده توسط فناوری پرینت سه بعدی فلزی قابل اعتماد است و می تواند مورد قبول حوزه هوافضا باشد. در ادامه، از نقطه نظر تولید، چه عواملی بر تولید انبوه در بخش هوافضا تأثیر میگذارند، توضیح داده میشود.
1. ثبات محصول، یک عامل کلیدی برای تولید قابل تکرار
تحقق تولید دسته ای به این معنی است که هر قطعه تولید شده توسط پرینت سه بعدی فلزی در یک دسته یا در چند دسته از نظر کیفیت قطعه، عملکرد و دقت ابعاد کاملاً سازگار است، یعنی این فناوری به کیفیت ساخت قابل تکرار دست یافته است. این امر الزامات سختگیرانه ای را در مورد تجهیزات چاپ و استانداردهای فرآیند ایجاد می کند.
تیونینگ تجهیزات باید استانداردهای سختگیرانه ای داشته باشد و بتواند به کیفیت ساخت قابل تکرار دست یابد تا شرایط اولیه برای تولید انبوه را داشته باشد. اما این فقط یک توصیف سیستماتیک است، اما شامل طیف گسترده ای است، مانند حذف دود و تنظیم جریان هوا در فضای شکل دهی در طول فرآیند چاپ، کنترل پایداری توان لیزر و تنظیم انرژی هر قسمت از دستگاه پلت فرم در محدوده قابل قبول، چاپ کنترل محتوای اکسیژن در محفظه و پس پردازش مورد نیاز پس از اتمام ساخت و غیره، تعداد سنسورهایی که باید مرتب شوند می تواند به هزاران برسد. جنرال الکتریک همچنین تحقیقات، تجزیه و تحلیل و تحول مفصلی را بر روی پرینترهای لیزری مفهومی خریداری شده انجام داده است تا ظرفیت تولید انبوه را برآورده کند.
2. مهندسین خوب آموزش دیده بسیار مهم هستند
برای فناوری پرینت سه بعدی فلزی، دانش حرفه ای زیادی لازم است، اما نیازی به چند ماهه بودن یک نفر ندارد. این فناوری شامل جزئیات فنی زیادی مانند طراحی برای تولید افزودنی، بهره برداری و نگهداری ماهرانه، توسعه فرآیند چاپ و کنترل کیفیت مواد، پس پردازش و غیره است.
تقریباً تمام این فرآیندهای درگیر مستقیماً بر یکنواخت بودن کیفیت ساخت محصول تأثیر میگذارند. برای تامین کنندگان متعهد به ارائه خدمات به صنعت هوافضا، استعدادها در این پیوندها ضروری است، به ویژه کسانی که مهندسان آموزش دیده هستند. توسعه مهندسین با این مهارت های تخصصی پرهزینه و زمان بر است، اما ضروری است.
3. هزینه های تولید باید همچنان کاهش یابد
لازم به ذکر است که فناوری چاپ سه بعدی به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی گیرد و به تولید انبوه نمی رسد مگر اینکه بازده سرمایه گذاری بیش از سایر روش های تولید موجود باشد. برای حوزه هوافضا، هزینه به نظر مهم ترین چیز نیست، اما هزینه همچنان بر دستیابی به تولید انبوه تأثیر می گذارد.
هزینه بالای دستگاه خود یک مشکل بزرگ است. با این حال، پس از ده سال انباشت فناوری و تکرارهای تحقیق و توسعه، هزینه تجهیزات چاپگرهای سه بعدی نسبت به روزهای اولیه به طور قابل توجهی کاهش یافته است. به همین ترتیب، روند ثابتی در هزینه های مواد وجود دارد. صرف نظر از دیدگاه تکنولوژی بالغ و یا از منظر رقابت، کاهش مستمر هزینه های ساخت اجتناب ناپذیر خواهد بود.
4. تنظیمات و تولید خودکار بیشتر و بیشتر خواهد شد
به حداقل رساندن خطای انسانی برای تولید افزودنی های فلزی بسیار مهم است. به عنوان مثال، هنگام تنظیم پارامترهای اندازه نقطه و همپوشانی چند لیزر، قضاوت مهندسان ممکن است متفاوت باشد. بنابراین، برخی از تولیدکنندگان تجهیزات مانند Farsoon Hi-Tech به طور مستقل یک "سیستم کالیبراسیون هوشمند چند لیزری" ایجاد کردند که چالش همپوشانی چند لیزری را تا حد زیادی حل می کند و کیفیت و عملکرد چاپ را یکنواخت تر می کند.
سایر خطاهای ناشی از انسان عبارتند از تراز کردن زیرلایه های ساختمانی، تمیز کردن پودر لوله های داخل قطعات و حذف ساپورت و پس پردازش. نرم افزار و سخت افزار فعلی این فرآیندها را هوشمندتر می کند. اگرچه میزان فعلی اتوماسیون هنوز محدود است، اما می توان مشاهده کرد که این یک روند خواهد بود.
خلاصه کنید
مزایای کاربرد فناوری ساخت افزودنی فلزات در زمینه هوافضا شامل طراحی آزاد، استفاده از مواد بالا، هزینه ساخت پایین و ساخت سریع است. پس از تجربه تردیدهای اولیه، به سرعت شروع به توسعه کرد.
چاپ سه بعدی فلزی فقط "قابل چاپ" نیست، عملکرد باید الزامات نصب را برآورده کند، تولید انبوه باید پایدار، کارآمد و سازگار باشد، هزینه باید همچنان کاهش یابد، و توانایی نوآوری طراحی و بهبود فرآیند و ارتقاء باید به بهبود ادامه دهد. تنها از این طریق می تواند به بخشی ضروری از زنجیره تامین تولید تبدیل شود و این فرآیند زمانی "غیر اصلی" می تواند در زمستان سرد دوام بیاورد.