فناوری تولید چند ماده برای چاپ سه بعدی فلزی در زمینه هوافضا

1. وضعیت هواپیمای فعلی فناوری چاپ فلزی چاپی سه بعدی
فناوری چاپ سه بعدی فلزی به طور گسترده در صنعت هواپیما برای تولید قطعات مهم مانند موتورها، محفظه های احتراق و پره های توربین استفاده می شود. به عنوان مثال، اولین موتور پمپ الکتریکی سوزنی سوزنی نفت سفید مایع با استفاده از فناوری چاپ سه بعدی، موتور موشک مایع "Thunder{2}}" توسط Deep Blue Aerospace است. تنظیم محدوده رانش آن 50% -110% است. حداکثر رانش خلاء آن 50 کیلو نیوتن است. علاوه بر این، SpaceX که هزینه های ساخت و زمان تحویل را تا حد زیادی کاهش می دهد، به طور گسترده ای از قطعات پرینت سه بعدی در موتورهای موشک Falcon 9 و SuperDraco با استحکام، شکل پذیری و مقاومت در برابر شکست بسیار استفاده کرده است.
2. ایده و مزایای فناوری چاپ چند ماده ای سه بعدی
روش تولید پیشرفته معروف به چاپ سه بعدی چند ماده ای به چاپ کامپوزیت چندین ماده ممکن امکان پذیر است. این امکان ادغام چندین ماده در یک مؤلفه واحد را فراهم می کند ، از این رو تولید محصولات ساختاری پیچیده ای است که چندین هدف و معیارهای عملکرد را برآورده می کند و با تکنیک های تولید معمولی چالش برانگیز است. این فناوری فرصت های بیشتری را برای ایجاد مؤلفه های عملکردی خاص با عملکرد بهتر ارائه می دهد.
فناوری چاپ سه بعدی چند متری عمدتاً در ویژگی های زیر در حوزه هوافضا منعکس می شود:
تنوع در طراحی: تکنیک شکل دهی انباشته چاپ سه بعدی به طراحان اجازه می دهد تا فرم های هندسی پیچیده بسازند و از این رو انعطاف پذیری خلاقانه خود را افزایش دهند. طراحان می توانند ترکیبی از چندین ماده را در یک مدل با استفاده از چاپ چند متری برای برآورده کردن معیارهای عملکردی و عملکردی مختلف انجام دهند.
تکنیک چاپ سه بعدی چند ماده ای می تواند فلزات نسوز و سرامیک های با کارایی بالا را در میان سایر مواد فلزی و پودر سرامیکی در خود جای دهد. این ابزاری برای ایجاد سازه های کامپوزیت سرامیکی فلزی با ویژگی های شیمیایی و فیزیکی متنوع ارائه می دهد.
فناوری چاپ سه بعدی چند ماده ای می تواند از ساختار پیچیدگی عالی که مزایای چاپ سه بعدی را برای ایجاد مواد کامپوزیت و موارد ساختار پیچیده ای که قادر به تولید نیستند به وسیله معمولی استفاده کنند.
فن آوری چاپ سه بعدی چند ماده ای می تواند قالب گیری یکپارچه اجزای ساختاری مواد دوگانه را فراهم کند، بنابراین از مشکلات ناشی از مونتاژ چند جزء در فرآیندهای معمولی جلوگیری می کند و بنابراین به بهبود عملکرد کلی و قابلیت اطمینان ساختارهای دو ماده کمک می کند.
3. موارد کاربرد فناوری چاپ سه بعدی چند متریال در زمینه هوافضا: اجزای موتور اجزای موتور هوافضا از جمله تیغه های توربین، محفظه های احتراق و غیره به طور موثر با استفاده از فناوری های چاپ سه بعدی فلزی تولید شده اند. چاپ با استفاده از چندین ماده به فرد اجازه می دهد تا وزن بسیار کمتری داشته باشد در حالی که ساختار خارجی و استحکام عمومی را تضمین می کند و در نتیجه مصرف سوخت و عملکرد هواپیما را بهینه می کند. به عنوان مثال، ناسا با استفاده از فناوری تولید افزودنی رسوب انرژی جهت دار DED، مواد دو فلزی را در انتهای محفظه مسی GRCop{3}} رسوب داد و یک اتصال محوری با استحکام بالا از سوپرآلیاژهای نیکل آهن برای نازل محفظه رانش موشک ایجاد کرد. دستیابی به خنک کننده مداوم و حل برخی از چالش های طراحی و مشکلات رابط در طراحی اتصال پیچ.
شرکت‌هایی مانند Deep Blue Aerospace، SpaceX و Skyroot Aerospace با استفاده از فناوری‌های چاپ سه‌بعدی موتورهای موشکی تولید کرده‌اند. در این میان، Dhawan-1، Skyroot Aerospace اولین موتور موشک را با استفاده از انژکتورهای سوخت چاپ شده 100٪ سه بعدی پرتاب کرده است و آن را با موفقیت بر روی خودروی پرتاب Vikram I خود آزمایش کرده است. این شرکت با استفاده از فناوری پرینت سه بعدی، کیفیت موتور را تا 50 درصد، قطعات لازم برای ساخت آن را به نصف و زمان تحویل تولید آن را 80 درصد کاهش داده است.
فرآیند PEP (اکستروژن پودر) که توسط Sublimation 3D توسعه یافته است، یک فناوری خلاقانه چاپ سه بعدی غیرمستقیم برای فلز/سرامیک است که دیگر نمی تواند به تولید یک ماده محدود شود و تا حد زیادی نیازهای محصولات پیچیده چاپ کامپوزیت را برآورده می کند. این فناوری با استفاده از یک چاپگر سه بعدی نازل دوگانه مستقل که می تواند مواد فلزی و سرامیکی را به صورت همزمان یا جایگزین چاپ کند، به چاپ کامپوزیت چندین ماده دست می یابد. در توسعه و ساخت سریع مواد چندگانه فلز/سرامیک، مواد کامپوزیت فلز/سرامیک، و محصولات آنها در بخش هوافضا، این فناوری پتانسیل کاربرد گسترده‌ای پیدا می‌کند.

https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html