Použití technologie Binder Jetting v leteckém průmyslu

Představte si výrobu složitých součástí letadel s přesností 3D tiskárny, ale s pevností a odolností, kterou vyžaduje neúprosná obloha. To je realita Tryskání pojiva, technika aditivní výroby, která způsobuje revoluci v leteckém průmyslu. Strategickým nanášením tekutého pojiva na lože kovového prášku vrstvu po vrstvě vytváří Binder Jetting složité, lehké struktury, které posouvají hranice možností v konstrukci letadel.

Jednoduché pochopení technologie Binder Jetting

Binder Jetting funguje podobně jako standardní inkoustová tiskárna, ale namísto inkoustu používá k lepení kovových částic pojivo. Proces začíná 3D digitálním modelem požadované součásti. Tento model se poté rozřeže na tenké vrstvy, které slouží jako předloha pro proces tisku. Uvnitř stroje Binder Jetting tisková hlava selektivně nanáší pojivo na lůžko z jemného kovového prášku a lepí částice pouze v určených oblastech na základě digitálního řezu. Po dokončení vrstvy se nanese nová vrstva prášku a proces spojování se opakuje. Tento postup pokračuje, dokud není celá součást postavena vrstvu po vrstvě od základu.

Po ukončení fáze tisku se nespojený prášek odstraní a zůstane "zelená" část. Tento díl pak projde procesem spékání, při němž je vystaven vysokým teplotám, což způsobí, že se kovové částice spojí a vznikne robustní a funkční kovová součást.

10 klíčových kovových prášků společnosti Binder Jetting

Všestrannost technologie Binder Jetting skutečně vyniká díky její kompatibilitě s širokou škálou kovových prášků. Každý prášek nabízí jedinečné vlastnosti, které vyhovují specifickým leteckým aplikacím. Zde se blíže podíváme na 10 významných kovových prášků, které vzlétají s Binder Jettingem:

1. Nerezová ocel 316L: Nerezová ocel 316L je známá pro svou vynikající odolnost proti korozi a dobrou mechanickou pevnost a je oblíbenou volbou pro aplikace, jako jsou vnitřní součásti letadel, potrubí a kryty, které vyžadují odolnost vůči drsnému prostředí.

2. Inconel 625: Tato vysoce výkonná nikl-chromová superslitina se vyznačuje výjimečnou pevností při zvýšených teplotách, takže je ideální pro součásti v horkých částech proudových motorů, jako jsou vložky spalovacích motorů a lopatky turbín. Inconel 625 odolává obrovskému teplu a tlaku, což zajišťuje hladký chod motoru.

3. Titan 6Al-4V (Ti-6Al-4V): Ti-6Al-4V je mistrem v poměru pevnosti a hmotnosti a nabízí působivé mechanické vlastnosti při zachování nízké hmotnosti. Díky této kombinaci je ideální pro aplikace v leteckém průmyslu, kde je snížení hmotnosti prvořadé, jako jsou součásti draku letadla, díly podvozku a držáky motoru.

4. Slitiny hliníku (AlSi10Mg, AlSi7Mg0,3): Slitiny hliníku jako AlSi10Mg a AlSi7Mg0,3, které nabízejí kombinaci cenové dostupnosti, dobré zpracovatelnosti a slušné pevnosti, jsou vhodné pro nekritické aplikace v letectví a kosmonautice, kde je stále prioritou snížení hmotnosti. Tyto slitiny lze použít v pouzdrech, držácích a dalších nenosných součástech.

5. Slitina niklu 718: Tato univerzální slitina niklu a chromu má vysokou pevnost, dobrou odolnost proti korozi a vynikající obrobitelnost. Díky těmto vlastnostem je cenným materiálem pro různé letecké díly, včetně konstrukčních součástí, součástí podvozku a vysokotlakých hydraulických vedení.

6. Měď: Díky své vynikající tepelné a elektrické vodivosti nachází měď uplatnění ve výměnících tepla, chladičích a elektrických součástech letadel. Technologie Binder Jetting umožňuje vytvářet složité měděné struktury, které optimalizují výkon při přenosu tepla.

7. Kovar: Tato slitina železa, niklu a kobaltu se může pochlubit koeficientem tepelné roztažnosti, který se blíží koeficientu roztažnosti skla. Díky této jedinečné vlastnosti je slitina Kovar ideální pro aplikace, kde je důležité spolehlivé utěsnění mezi kovovými a skleněnými součástmi, například v letecké elektronice a přístrojových displejích.

8. Invar 36: Materiál Invar 36 je známý svým mimořádně nízkým koeficientem tepelné roztažnosti a nachází uplatnění v přesných leteckých komponentech, které vyžadují rozměrovou stálost při různých teplotách. Tento materiál je zvláště cenný pro aplikace v optických systémech a naváděcích přístrojích.

9. Karbid wolframu: Karbid wolframu je proslulý svou výjimečnou tvrdostí a odolností proti opotřebení a je ideální pro součásti, u nichž dochází k vysokému tření a otěru. Lze jej použít v opotřebitelných podložkách podvozku, řezných nástrojích a dalších součástech vyžadujících vynikající opotřebitelnost.

10. Maraging Steel: Díky kombinaci vysoké pevnosti a vynikající houževnatosti je maragingová ocel cenným materiálem pro letecké aplikace vyžadující výjimečné mechanické vlastnosti. Tuto ocel lze použít u vysoce namáhaných součástí, jako jsou vzpěry podvozku a kritické konstrukční prvky.

Tryskání pojivaAplikace v letectví a kosmonautice

Schopnost Binder Jettingu vytvářet složité geometrie s minimálním odpadem materiálu z něj dělá převratnou novinku pro letecký průmysl. Zde se podrobně seznámíte s tím, jak Binder Jetting mění různé aspekty konstrukce a výroby letadel:

Binder Jetting může vyrábět lopatky turbín:

Lopatky turbín, které jsou srdcem proudového motoru, se tradičně pečlivě vyrábějí pomocí složitých procesů odlévání nebo obrábění. Binder Jetting nabízí svižnější a nákladově efektivnější alternativu. Představte si tisk složitých chladicích kanálů přímo do konstrukce lopatek, což je při použití běžných metod náročné. To umožňuje účinnější řízení tepla, což je rozhodující faktor pro maximalizaci výkonu motoru a palivové účinnosti.

Inconel 625, superslitina obvykle používaná pro lopatky turbín, však může být kvůli své vysoké teplotě tání obtížně zpracovatelná metodou Binder Jetting. Probíhající výzkum se zaměřuje na vývoj zdokonalených pojiv a spékacích technik, aby se plně využil potenciál technologie Binder Jetting pro tuto náročnou aplikaci.

Binder Jetting může vyrábět potahy trupu:

Trup, hlavní část letadla, má za úkol dosáhnout lehké konstrukce pro optimální úsporu paliva. Technologie Binder Jetting umožňuje vytvářet lehké a přitom pevné trupové potahy se složitou mřížkovou strukturou. Tyto vnitřní nosné struktury napodobují pevnost včelích plástů a zajišťují výjimečnou tuhost, aniž by zvyšovaly nadměrnou hmotnost. Binder Jetting navíc umožňuje integrovat do potahu vnitřní kanály pro kabeláž a další důležité součásti, což zjednodušuje montáž a snižuje počet potřebných dílů.

Binder Jetting může vyrábět součásti podvozku:

Podvozek je při vzletu a přistání velmi namáhán. Technologie Binder Jetting nabízí možnost výroby složitých součástí podvozku s použitím vysoce pevných kovových prášků, jako je titan 6Al-4V nebo niklová slitina 718. To umožňuje snížit hmotnost při zachování potřebné pevnosti a odolnosti, aby vydržely náročné provozní podmínky. Kromě toho může Binder Jetting vytvořit složité vnitřní kanály v součástech podvozku, které dále snižují hmotnost a optimalizují průtok kapalin pro hydraulické systémy.

Kromě příkladů: Širší dopad

Vliv Binder Jettingu v letectví a kosmonautice přesahuje rámec těchto specifických aplikací. Zde je pohled na jeho širší vliv:

• Rychlá tvorba prototypů a opakování návrhu: Binder Jetting umožňuje rychlou výrobu prototypů nových součástí letadel. To usnadňuje rychlejší konstrukční cykly a umožňuje inženýrům rychle a efektivně testovat a zdokonalovat koncepty.
• Zkrácení doby výroby: V porovnání s tradičními technikami nabízí Binder Jetting možnost rychlejší výroby určitých komponent. To může výrazně zkrátit dodací lhůty a zefektivnit montážní procesy letadel.
• Výroba na vyžádání: Díky své přirozené flexibilitě je Binder Jetting vhodný pro výrobu náhradních dílů na vyžádání. To může být výhodné zejména pro vzdálené lokality nebo situace, kdy je udržování velkých zásob náhradních dílů nepraktické.
• Snížení hmotnosti: Jak již bylo zmíněno, Binder Jetting vyniká při vytváření lehkých konstrukcí. To znamená pro letecké společnosti výraznou úsporu paliva po celou dobu životnosti letadla, což přispívá k udržitelnější budoucnosti letecké dopravy.

Výzvy a úvahy

Zatímco Tryskání pojiva nabízí obrovský potenciál pro letecký průmysl, není však bez problémů. Zde je několik klíčových úvah:

• Vlastnosti materiálu: Zatímco Tryskání pojiva mohou vyrábět díly s dobrými mechanickými vlastnostmi, nemusí vždy odpovídat vlastnostem dílů vyráběných tradičními metodami, jako je odlévání nebo kování. Probíhající výzkum a vývoj neustále zlepšuje vlastnosti dílů vyrobených metodou Binder Jetted, ale dosažení rovnocennosti s tradičními metodami zůstává trvalým cílem.
• Následné zpracování: Součásti s pojivovou tryskou často vyžadují další kroky následného zpracování, jako je spékání, což může zvýšit celkovou dobu výroby a náklady.
• Povrchová úprava: Povrchová úprava dílů vyrobených metodou Binder Jetted nemusí být tak hladká jako u dílů vyrobených tradičními metodami. V závislosti na konkrétní aplikaci to může vyžadovat dodatečné obrábění nebo dokončovací kroky.
• Kontrola kvality: Vyvinutí spolehlivých postupů kontroly kvality je klíčové pro zajištění stálého výkonu a spolehlivosti součástí s pojivem Binder Jetted v kritických aplikacích v letectví a kosmonautice.

FAQ

znát více procesů 3D tisku