3D technológie

Technika z tohto sveta: Vzrušujúca úloha 3D tlače v leteckom priemysle

Technika z tohto sveta: Vzrušujúca úloha 3D tlače v leteckom priemysle



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ak ste sa za posledných pár týždňov niečo naučili, spočíva to v tom, že 3D tlač narúša takmer každé priemyselné odvetvie po celom svete. 3D tlač zmenila spôsob, akým navrhujeme a vyrábame odevy. Mení sa to, ako sa vyrábajú a dodávajú autá, a dostala sa dokonca aj do niektorých našich kuchýň. Pravdepodobne tiež máte doma na stole FDM tlačiareň.

Tým však zábava a inovácie nekončia. Vo všeobecnej hĺbkovej analýze trendov na trhu s 3D tlačou do roku 2020 3D Hubs odbúrava rastúci vplyv odvetvia aditívnej výroby. Ročná výroba aditív rastie asi 24% každý rok, pričom trh s 3D tlačou sa očakáva približne 21 miliárd dolárov dolárov globálne. Ako sa uvádza v správe, dopyt po aditívnej výrobe rastie závratnou rýchlosťou, ktorú vedie nová expanzívna vlna podnikania a efektívnejšie materiály, techniky a technológie pre 3D tlač.

Ako môžete povedať, sme nadšení, že vidíme toľko rôznych spoločností v tomto priemysle, ktoré prijímajú aditívnu výrobu. Jedno odvetvie však pravdepodobne bude mať prospech z 3D výroby, ktorá pomáha ľuďom cestovať z krajiny do krajiny, na Mesiac a ďalej. Asi ste uhádli, letecký a kozmický priemysel.

Vezmeme 3D tlač nad rámec

Letecký a kozmický priemysel ťažil z 3D tlače už v roku 1989, pričom prijatie nastupujúcej technológie nabralo na sile v priebehu nasledujúcich pár desaťročí. 3D tlač v leteckom priemysle nemusí byť taká okázalá alebo sa o nej hovorí ako o výrobe obuvi alebo automobilov, napriek tomu by zmeny, ktoré priniesla nová technológia, mohli nakoniec pomôcť nášmu druhu kolonizovať nové planéty. Ale, predbiehame sa.

Rovnako ako mnoho iných priemyselných odvetví je 3D tlač príťažlivá, pretože umožňuje spoločnostiam rýchlo prototypovať nápady alebo vytvárať plne funkčné súčasti za zlomok ceny a za oveľa kratšiu dobu ako štandardné výrobné metódy. Hyperprispôsobenie umožní inžinierom tlačiť diely na požiadanie, aby vyhovovali všetkým potenciálnym výzvam v oblasti dizajnu alebo opravám. Stručne povedané, možnosť vyrábať drahé súčiastky ľahšie, spoľahlivejšie a rýchlejšie ako kedykoľvek predtým je príliš dobrou príležitosťou na uplatnenie v leteckom priemysle.

Prispievam do 16% z celkových výnosov spoločnosti 3D Printing v roku 2015 sa aditívna výroba používa na pomoc pri výrobe komerčných lietadiel, vytváraní nových kozmických lodí a dokonca aj pri výrobe satelitov. Dnes sa chystáme preskúmať niektoré z najzaujímavejších spôsobov, ako má aditívna výroba vplyv na letecký priemysel.

Mohli by sme nechať 3D tlačené rakety odviezť ľudí na Mars.

Ak vlastníte 3D tlačiareň FDM, pravdepodobne ste strávili nespočetné hodiny 3D tlačou rôznych predmetov, možno aj niekoľkých záhradných rakiet? Vaša štandardná tlačiareň FDM používa termoplastický materiál, ktorý sa taví pri kontakte s tryskou tlačiarne a okamžite sa ochladí pri náraze na daný povrch tlače. Čo však možno neviete, je, že môžete tlačiť rôzne materiály vrátane kovu. Aditívna výroba kovov je technológia, ktorá rokmi neskutočne dozrela. Výroba drahých kovových komponentov a zostáv je pre vesmírne programy v NASA a súkromných organizáciách ako SpaceX alebo Virgin Orbit veľmi atraktívna.

V skutočnosti NASA a Virgin Orbit už začali testovať spaľovaciu komoru s 3D tlačeným raketou. Pre nezainteresovaných používa Virgin Orbit svoje zdroje na vypúšťanie rakiet do vzduchu, ktoré zvyčajne vynášajú do vesmíru malé satelity. Spoločnosť Virgin Orbit nedávno požiadala odborníkov NASA o vytvorenie 3D tlačenej spaľovacej komory „kombináciou viacerých materiálov a využitím špičkových výrobných procesov“. Ešte viac, ak neviete, sa spaľovacia komora považuje za srdce raketového motora. Palivo a zdroj kyslíka nazývaný oxidátor sa zmiešajú a explodujú vo vnútri komory.

Tím spolupráce bol schopný úspešne otestovať spaľovanie pomocou aditívnej zliatiny medi známej ako GRCop-84, ktorú vytvorili Marshall a Glenn v roku 2014, ako aj hybridného aditívneho / subtraktívneho stroja Virgin Orbit na aplikáciu druhého bimetalového superzliatinového plášťa. komora. Použili na to vysokotlakové hnacie plyny kvapalný kyslík / petrolej. Bolo to pôsobivé. Spaľovacia komora dodala viac ako 2 000 libier ťahu úspešne v takmer dvoch desiatkach, 60 sekúnd skúšobná streľba.

Paul Gradl, hlavný inžinier NASA, vyjadril nadšenie pre tento projekt slovami: „Výroba, testovanie a dodanie konvenčnej spaľovacej komory tradične trvá mnoho mesiacov. Tento čas môžeme výrazne skrátiť.“

„Aditívna výroba je zameraná na rozšírenie a zdokonalenie tradičných procesov. Poskytuje nové možnosti v oblasti dizajnu a výkonu a prináša vysoko odolný hardvér - a týmto partnerstvom túto schopnosť ešte vylepšujeme.“

V blízkej budúcnosti by nás motory vyrobené procesom aditívnej výroby mohli dostať na Mars a ďalej.

Obchodné lietadlá začínajú používať 3D tlačené diely.

Neboj sa Nikto netlačí nekvalitné súčiastky FDM v nízkej kvalite a neumiestňuje ich do lietadla, aby ušetril peniaze. Napriek tomu sa priemyselné špičkové 3D diely už dostali do niekoľkých komerčných lietadiel, a to z dobrého dôvodu. Podľa EOS sa dá pomocou 3D tlače znížiť hmotnosť niektorých lietadiel až o toľko 40-60%, a to je len začiatok. Jediný komponent navrhnutý a vyrobený s 3D tlačou by v skutočnosti mohol znížiť odpor vzduchu o 2.1%, čo následne znižuje náklady na palivo o 5.41%. Airbus si toho všimol a vybavil svoje lietadlá A350 XWB viac ako 1,000+ 3D tlačené diely.

Ešte viac, rovnako ako v iných oblastiach leteckého priemyslu, umožňuje aditívna výroba spoločnostiam ako Boeing a Airbus urýchliť výrobu. Jednou z najväčších výziev v tomto priemysle je vybavovanie všetkých potrebných objednávok komerčných lietadiel, pričom obe spoločnosti tak majú 5,000-8,000 lietadlá nevybavené ročne. Pretože sa v nadchádzajúcich rokoch bude iba zvyšovať dopyt, aditívna výroba sa môže ukázať ako bohviečo. Odhaduje sa, že doteraz používal Boeing 60 000 dielov pre svoje roviny.

3D tlačené drony a satelity

Satelity môžu byť nákladné. Ako ste však už pravdepodobne uhádli, aditívna výroba je tu na to, aby to napravila. Inžinieri z divízie obrany a vesmíru spoločnosti Airbus pomocou 3D tlače vytvorili titánový rám, ktorý odolá teplotným rozsahom -170 až 100 stupňov Celzia. Vďaka sile aditívnej výroby bol tím schopný znížiť výrobné náklady až o 20%, čím sa vytvorí ľahší a geometricky optimalizovaný produkt v porovnaní s predchádzajúcimi iteráciami satelitu.

Naši priatelia zo začínajúcej spoločnosti Stratodyne LLC tiež robia vlny v leteckom priemysle. Tím Midwest využíva metódy rýchleho prototypu so svojimi vláknami na vytvorenie stratosférických satelitov na mieru, ktoré je možné nasadiť už za niekoľko hodín v tesnej blízkosti ich cieľového miesta. Družice môžu poskytnúť všetko od monitorovania aktív až po vedecké merania. Tieto lacné a udržateľné alternatívy k satelitom sa dajú dokonca použiť na telekomunikácie, diaľkový prieskum alebo na zber geopriestorových údajov.

Ako opísal Statodyne team LLC: „Na rozdiel od bežných satelitov, ktoré si vyžadujú mesiace testovania, milióny dolárov a týždne na dosiahnutie obežnej dráhy nad požadovaným miestom, naše StratoSats môžu byť nasadené za menej ako jeden deň len za malú sumu nákladov . “

„Konvenčné satelity sa po vyčerpaní životnosti stanú nebezpečnými v kozmickom priestore alebo spôsobia uvoľnenie stoviek ton skleníkových plynov počas ich vypúšťania, ale naše StratoSats je možné vrátiť na zem a znovu spustiť pre nové misie, takže nezanechajú prakticky žiadnu ekologickú stopu. na našej planéte alebo mimo nej. ““

A konečne, Stratodyne LLC v súčasnosti vyvíja bezpilotné drony blízkeho vesmíru schopné predĺžiť lety ako lacná alternatíva k satelitom.

Vďaka 3D tlači budú výlety do hlbokého vesmíru oveľa lepšie zvládnuteľné.

Plánovanie, čo si vziať so sebou na budúci týždeň, je stresujúce. Predstavte si, že sa pokúsite naplánovať logistiku pre cestu na nezmapovanom území, na ktorej by trvala samotná cesta 6-8 mesiacov. Toto je súčasná realita pre tie organizácie, ktoré sa tam snažia dostať na Mars. Poďme uviesť niektoré veci na pravú mieru. Podľa NASA má uľahčiť život astronautom žijúcim na Medzinárodnej vesmírnej stanici, čo je len asi 400 kilometrov nad Zemou je každoročne potrebné vybaviť ISS 3175 kíl náhradných dielov, 13 154 kíl náhradných dielov na vesmírny let a ďalšie 17,690 kilo náhradných dielov pripravených vyraziť každú chvíľu.

Vďaka blízkosti Medzinárodnej vesmírnej stanice k našej planéte je to všetko možné. To však nie je praktické ani realistické pri výletoch na Mesiac a Mars. Keby ste boli schopní zbaliť veľkú vesmírnu loď s dostatkom zásob, bolo by to mimoriadne nákladné a ani zďaleka by to nebolo efektívne. A práve tu môže prísť na pomoc 3D tlač.

Vesmírna výroba NASA alebo ISM v NASA Marshall Space Flight Center v súčasnosti skúma spôsoby, ako by technológia 3D tlače mohla doslova odľahčiť misiu vo vesmíre. Partneri ISM ako Made in Space vyvinuli 3D techniky na výrobu taveného vlákna. Tento proces spočíva v zavedení nekonečného plastového vlákna cez vyhrievaný extrudér a na vrstvu poschodia po vrstve, aby sa vytvoril trojrozmerný objekt. V súčasnosti prebieha výskum skúmajúci najefektívnejšie metódy 3D tlače vo vesmíre, ktoré umožňujú astronautom tlačiť jednoduché každodenné nástroje.

V jednom príklade mohli vedci zo Zeme poslať astronautom na ISS 3D návrh kľúča. Ďalšie oblasti ISM v súčasnosti skúmajú možnosti tlače odolnejších materiálov vo vesmíre. Prípadný konečný cieľ? Predstavte si, že ste schopní plne vytlačiť funkčný 3D tlačený diel bez toho, aby ste sa museli spoliehať na ľudí, ktorí sú späť na Zemi, že tento diel vytvoria a pošlú vám ho na počkanie stovky tisíc kilometrov ďaleko.

"ISM je v konečnom dôsledku rozhodujúci pre budúce prieskumné misie a testovanie týchto výrobných systémov na vesmírnej stanici pripravuje cestu, vďaka ktorej môžu byť tieto misie nezávislejšie od Zeme. S mnohými komerčnými partnermi projektu predstavuje tiež dôležitý aspekt nízkej úrovne NASA." - Iniciatívy komercializácie Zeme na obežnej dráhe. Nehovoriac o tom, že uvoľňuje všetko to miesto, ktoré sa predtým používalo na skladovanie náhradných dielov, “hovorí NASA

Nakoniec, ako už bolo spomenuté v našom predchádzajúcom článku, vedci v súčasnosti hľadajú spôsoby, ako tri tlačené jedlá vo vesmíre. Vesmírne jedlo je vždy to najchutnejšie, čo sa dá jesť. Pri súčasnej rýchlosti inovácií v priemysle 3D tlače môžu byť astronauti čoskoro schopní tlačiť nielen širokú škálu jedál, ale aj pokrmy, ktoré sú šité na mieru súčasným biologickým potrebám jednotlivca.

Do budúcnosti

Aditívna výroba v leteckom priemysle je vzrušujúca. Mení všetky aspekty tohto odvetvia od spôsobu prototypu dôležitých komponentov až po celkovú výrobu plne funkčných dielov. Aditívna výroba tiež pomáha zvyšovať rýchlosť a spoľahlivosť výroby pri súčasnom znižovaní výrobných nákladov.

Ľudia v kozmických agentúrach po celom svete sú nadšení zo všetkých možných spôsobov, ako je možné technológiu 3D tlače uplatniť v budúcnosti kozmického cestovania. V blízkej budúcnosti by 3D tlač mohla hrať zásadnú úlohu pri zakladaní dlhodobých kolónií na Marse. Kombináciou umelej inteligencie a robotiky by mohla aditívna výroba hrať rozhodujúcu úlohu pri vytváraní dlhodobých civilizácií.


Pozri si video: 3D Printed Concrete Castle (August 2022).