Druk 3D w lotnictwie

Dodano: 12 gru 2021

Druk 3D w lotnictwie – gdzie technologie addytywne mają sens?

Lotnictwo jest jedną z branż, w których technologie addytywne rozwijają się bardzo szybko, ale jednocześnie podlegają wyjątkowo wysokim wymaganiom dotyczącym jakości, materiałów i dokumentacji.

Dlatego „druk 3D w lotnictwie” nie oznacza po prostu wykonania części na drukarce i zamontowania jej w samolocie. Zastosowanie zawsze zależy od funkcji elementu i wymagań konkretnego projektu.

Najpierw prototypy i oprzyrządowanie

Jednym z najbardziej oczywistych zastosowań druku 3D w branży lotniczej są prototypy, modele testowe oraz oprzyrządowanie pomocnicze.

Technologie addytywne mogą ułatwiać wykonanie:

modeli koncepcyjnych,
uchwytów montażowych,
przyrządów pozycjonujących,
osłon i elementów pomocniczych,
prototypów kanałów i obudów,
części do testów montażowych.

W takich zastosowaniach duże znaczenie ma możliwość szybkiego sprawdzenia geometrii bez przygotowywania formy lub dedykowanego oprzyrządowania dla każdej kolejnej wersji.

Dlaczego geometria jest ważna?

Technologie addytywne pozwalają projektować kształty trudne do wykonania metodami ubytkowymi.

Dotyczy to między innymi:

wewnętrznych kanałów,
złożonych przejść,
elementów o zmiennej grubości,
konstrukcji, w których kilka części można połączyć w jeden komponent.

W lotnictwie ma to znaczenie szczególnie tam, gdzie projektant próbuje ograniczyć liczbę części, uprościć montaż albo zmienić sposób prowadzenia przepływu powietrza.

Redukcja masy nie jest automatyczna

Druk 3D często kojarzy się z możliwością odchudzania części, ale sama zmiana technologii nie gwarantuje niższej masy.

Korzyść pojawia się dopiero wtedy, gdy geometria zostanie przeprojektowana z myślą o konkretnym obciążeniu i procesie produkcji.

Zmiana masy komponentu w zastosowaniu lotniczym musi być oceniana razem z jego wytrzymałością, sztywnością, temperaturą pracy i wymaganiami konstrukcji.

Materiały i kwalifikacja procesu

W zastosowaniach lotniczych sama nazwa materiału nie wystarcza.

Znaczenie mają również:

partia materiału,
parametry procesu,
orientacja części,
obróbka po wykonaniu,
kontrola jakości,
wymagana dokumentacja.

Element przeznaczony do zabudowy w statku powietrznym może wymagać kwalifikowanego materiału, procesu oraz dodatkowych badań. Sam fakt, że część da się fizycznie wydrukować, nie oznacza zgodności z wymaganiami lotniczymi.

Części do dronów a lotnictwo certyfikowane

Warto też odróżnić projekty dronowe, prototypowe i badawcze od elementów przeznaczonych do certyfikowanych statków powietrznych.

W niewielkim bezzałogowym urządzeniu wydruk może być użyty jako obudowa, uchwyt, osłona lub element konstrukcji testowej. W lotnictwie załogowym wymagania wobec materiałów, dokumentacji i procesu mogą być znacznie bardziej rygorystyczne.

Produkcja na żądanie i części zamienne

Jednym z interesujących kierunków dla branży lotniczej jest przechowywanie zweryfikowanej dokumentacji cyfrowej i wykonywanie wybranych części wtedy, gdy są potrzebne.

Takie podejście może ograniczać fizyczne zapasy w przypadku elementów rzadko używanych, ale wymaga utrzymania kontroli nad wersją modelu, materiałem i procesem wykonania.

Kiedy druk 3D nie jest właściwym wyborem?

Nie każda część lotnicza zyskuje na zmianie technologii.

Jeżeli element ma prostą geometrię, powstaje z łatwo dostępnego półfabrykatu i wymaga bardzo dokładnych powierzchni, tradycyjna obróbka może być bardziej odpowiednia.

Podobnie projekt krytyczny dla bezpieczeństwa wymaga przede wszystkim spełnienia wymagań jakościowych i dokumentacyjnych, a nie wyboru technologii na podstawie samej możliwości wykonania geometrii.