از آنجا که بخش هواپیما یک بخش با فناوری پیشرفته است ، عملکرد اجزای فلزی بیشتر عملکرد تجهیزات ممتاز خود را تعیین می کند. از آنجا که موتورهای هواپیمایی جدید ، هواپیماهای بزرگ ، وسایل نقلیه راه اندازی نسل جدید و سایر محصولات هوافضا و همچنین مواد جدید تولید می شوند ، نیازهای فناوری تولید نیز به همین ترتیب تغییر می کند. در این راستا ، چاپ سه بعدی فلزی به ویژه چاپ سه بعدی آلیاژهای آلومینیوم-بخش هوافضا را اساساً تغییر داده است.
1 کاربردهای آلیاژ آلومینیوم در بخش هوافضا: پس زمینه
آلیاژهای آلومینیوم به دلیل استحکام ویژه زیاد - یعنی نسبت استحکام به وزن بالا - کیفیت حرارتی عالی - یعنی جذب حرارت کم و مقاومت در برابر خوردگی، به طور گسترده در بخش هوافضا به کار رفته اند. با دشواری فنی بالا، امکان پردازش مواد گسترده، نرخ بهره برداری ضعیف، چرخه تولید طولانی و هزینه های بالا، روش های تولید سنتی شامل ریخته گری، آهنگری، جوشکاری و پردازش مکانیکی می تواند برای تجهیزات سنگین و قالب های بزرگ مورد نیاز باشد. بر اساس داده‌های مدل سه‌بعدی، فناوری چاپ سه‌بعدی فلز، مواد را لایه به لایه بسته به لیزر، پرتو الکترونی یا قوس به‌عنوان منابع گرما روی هم می‌گذارد و به سرعت تشکیل مستقیم و نزدیک به شبکه اجزای پیچیده فلزی عظیم با کارایی بالا را تکمیل می‌کند. این فناوری تولید سبز و کم کربن است.
2 ویژگی اصلی آلیاژ آلومینیوم چاپ شده فلزی 3D
آلیاژ آلومینیوم یک ماده عالی برای هدف گیری سبک وزن در بخش هوافضا است زیرا چگالی آن تقریباً یک سوم فولاد و نیمی از چگالی تیتانیوم است. طراحی قطعات را می توان برای صرفه جویی در وزن و در عین حال حفظ استحکام با استفاده از فناوری های چاپ سه بعدی بهبود داد.
استحکام و چقرمگی بالا: با این وجود، استحکام آلیاژ آلومینیوم برای برآورده کردن معیارهای مقاومت مواد در بخش هوافضا کافی است، حتی اگر نسبت استحکام به وزن آن کمتر از تیتانیوم باشد. به عنوان مثال، از طریق عملیات حرارتی، آلیاژهای آلومینیوم با کارایی بالا مانند Al6061 و Al7075 می توانند به استحکام بسیار بالایی برسند.
آلیاژهای آلومینیوم برای مصارفی از جمله مبدل های حرارتی و اجزای موتور در بخش هوافضا مهم هستند، رسانایی حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی بسیار خوبی دارند. با تولید قطعاتی با اشکال هندسی پیچیده-دیوارهای نازک و مستحکم، برای مثال-3فناوری چاپ D به حداکثر رساندن عملکرد حرارتی و مقاومت در برابر خوردگی کمک می‌کند.
فناوری چاپ سه بعدی به مهندسان آزادی قابل توجهی در ایجاد قطعات آلومینیومی با هندسه های پیچیده (از جمله شبکه و کانال های داخلی) می دهد تا عملکرد و وزن قطعات تولید را به حداکثر برساند. با فرآیندهای تولید معمولی ، این سطح از آزادی طراحی برای دستیابی به چالش برانگیز است.
فناوری پرینت سه بعدی فلزی می تواند با تکرار سریع و انعطاف پذیری تولید، زمان چرخش توسعه قطعه را تسریع بخشد. با توسعه مکرر، آزمایش و اصلاح طراحی، ممکن است به سرعت به نیاز بازار پاسخ دهد، تولید دسته ای کوچک یا یکباره را انجام دهد و به سفارشی سازی انبوه برسد.
3 استفاده خاص از آلیاژ آلومینیوم پرینت سه بعدی فلزی در هوافضا
ساخت هواپیما: کاربردهای فناوری پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوم شامل بدنه هواپیما، اجزای ساختاری بزرگ، اجزای ساختاری باربر و غیره است. از این رو وزن هواپیما را کاهش داده و مصرف سوخت را افزایش می دهد.
ساخت ماهواره: فناوری پرینت سه بعدی آلیاژ آلومینیوم در ساخت ماهواره برای ایجاد براکت های تیتانیوم و آلیاژ آلومینیوم، سیستم های رانش هیدرازین، پیستون برای سیستم های پیشران ماهواره ای استفاده می شود و این قطعات باید دارای استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی و سبک وزن باشند، فناوری چاپ سه بعدی ممکن است به اندازه کافی این نیازها را برآورده کند.
اجزای داغ موتورهای موشک، مانند محفظه های احتراق و پره های توربین، باید در محیط های شدید دما و فشار بالا مقاومت کنند. کانال‌های خنک‌کننده پیچیده، راندمان حرارتی افزایش یافته و عمر مفید طولانی‌تر تنها تعدادی از ویژگی‌هایی است که با فناوری چاپ سه بعدی آلیاژ آلومینیوم برای ساخت امکان‌پذیر شده است.
4 آلیاژ آلومینیوم چاپ سه بعدی فلزی: چشم انداز و چالش
فن آوری چاپ سه بعدی آلیاژ آلومینیوم حتی اگر امکانات استفاده گسترده آن در صنعت هوافضا موجود باشد ، هنوز هم مشکلات قابل توجهی دارد. به عنوان مثال ، آلیاژهای آلومینیوم دارای واکنش پذیری خوبی هستند که باعث می شود آنها در هنگام چاپ سه بعدی مستعد شکستن و نقص باشند. علاوه بر این ، قدرت آلیاژ آلومینیوم از آلیاژ تیتانیوم و سطح آلیاژ مبتنی بر نیکل کم می شود. با این وجود ، این مسائل به تدریج با ایجاد آلیاژهای جدید آلومینیوم و توسعه تکنولوژیکی در حال انجام حل می شوند.
AlSi10Mg، AlSi12، Al6061 و Al7075 از جمله معدود آلیاژهای آلومینیوم ممتاز هستند که اخیراً به‌ویژه برای تولید مواد افزودنی ساخته شده‌اند. مقاومت مکانیکی، حرارتی و خوردگی عالی این آلیاژهای آلومینیومی آنها را برای چندین کاربرد هواپیما واجد شرایط می کند. همزمان با این پیشرفت و اصلاح مداوم فن‌آوری‌های پرینت سه بعدی فلزی - مانند ذوب بستر پودر لیزری (SLM, DMLS)، ذوب پرتو الکترونی (EBM) و فناوری‌های پاشش چسب - که دقت و کارایی چاپ سه بعدی آلیاژ آلومینیوم را افزایش می‌دهند. تکامل دائمی آنهاست.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-and-machining-combine-to-create.html