Аддитивное производство в аэрокосмической отрасли

Производство является проблемой в аэрокосмической отрасли. Аэрокосмические детали не только чрезвычайно сложны, но и должны быть конструктивно прочными и соответствовать самым высоким стандартам обеспечения качества практически в любой отрасли.

Чтобы снизить затраты и решить традиционные производственные проблемы, многие аэрокосмические компании переходят от традиционных производственных процессов к аддитивному производству для эффективного производства сложных деталей, в которых они нуждаются.

Без сомнения, аддитивное производство трансформирует аэрокосмическую промышленность. Ожидается, что аддитивное производство на аэрокосмическом рынке будет расти со среднегодовым темпом роста 22,17 % (CAGR) и достигнет 6,75 млрд долларов США к 2026 году.

Традиционное производство и аддитивное производство в аэрокосмической отрасли

Аддитивное производство — это процесс, при котором материал добавляется в структуру трехмерного объекта по одному слою за раз на основе данных печати САПР (цифровой 3D-модели). Ее также часто называют 3D-печатью.

Это отличается от традиционных производственных процессов, также известных как субтрактивное производство. При традиционном производстве материал помещается в форму для затвердевания. Когда материал высыхает или охлаждается, его вынимают из формы, а излишки материала удаляют для формирования конечного продукта — отсюда и термин «субтрактивный».

В обычном производственном процессе происходят следующие этапы:

• Проектирование для производства (DFM), чтобы гарантировать, что деталь может быть изготовлена
• Анализ вибрации
• Повторить
• Производство
• Тест
• Повторить

При аддитивном производстве производственных операций меньше, и процесс выглядит следующим образом:

• Дизайн
• Предварительная обработка для обеспечения возможности печати дизайна
• Повторить
• Производство

3D-печать в аэрокосмической отрасли на основе моделей CATIA произвела революцию в аэрокосмической промышленности, изменив способ изготовления деталей.

Вот шесть способов использования аддитивного производства в аэрокосмической отрасли.

1. Создавайте детали со сложной геометрией

От деталей вертолетов до газотурбинных двигателей, аэрокосмические компоненты требуют очень сложных геометрических структур в иногда очень ограниченных пространствах.

Вместо того, чтобы создавать небольшие сложные детали по отдельности и позже объединять их в единое целое, инженер-конструктор может создавать 3D-модели всей конструкции, используя данные САПР для печати — внутренние компоненты и все остальное. Затем 3D-принтер может создать одну бесшовную деталь со всеми сложными внутренними размерами и сложной геометрией без необходимости сборки. Такой метод можно использовать даже для аддитивного производства реактивных двигателей для самолетов.

Используя аддитивное производство, можно создавать сложные детали с меньшими затратами времени и энергии из самых разных материалов, включая металл и углеродное волокно.

2. Более эффективное прототипирование

Без необходимости проектирования пресс-форм и аутсорсинга производства аэрокосмические инженеры могут проектировать и печатать прототипы за долю времени, которое потребовалось бы при использовании традиционных методов производства. Благодаря возможности быстрее создавать и тестировать прототипы аэрокосмические компании могут ускорить выход на рынок и опередить конкурентов.

В аэрокосмической отрасли очень важно, чтобы деталь была изготовлена ​​в соответствии со спецификациями. При обычном производстве процесс спецификации уже настроен. Однако процесс спецификации не был организован с помощью аддитивного производства, поэтому гарантировать, что изготовленная деталь была произведена в соответствии со спецификациями, не так однозначно.

Некоторые текущие проблемы аддитивного производства в аэрокосмической отрасли включают следующее:

• Соблюдение производственных стандартов за счет создания одинаковых деталей:каждая деталь должна быть такой же, как и предыдущая.
• Печать в большем масштабе, поскольку 3D-печать – более новая технология.
• Для поставщиков аэрокосмической отрасли, проходящих испытания и отвечающих стандартам соответствия, поскольку эти процессы не настроены для деталей, изготовленных методом аддитивного производства.

3. Экономичное производство

Аддитивное производство может не только сократить время создания прототипов, но и снизить затраты.

При традиционном производстве отходы материалов могут достигать 98% для многих аэрокосмических применений. Вы можете получить много металлической стружки после вычитания, и создание правильной формы может быть длительным процессом.

Поскольку материал добавляется, а не вычитается при аддитивном производстве, это может значительно сократить отходы материала, помогая производителям экономить деньги на производственных затратах. Существуют первоначальные затраты, связанные с настройкой процессов аддитивного производства. Однако экономия средств в долгосрочной перспективе перевешивает эти предварительные расходы.

4. Увеличение внутренней прочности деталей

Каждый раз, когда меньшие части объединяются для создания более крупного объекта, снижается структурная целостность целого. С помощью аддитивного производства инженеры-конструкторы могут создавать целые детали, включая полые центры и внутренние компоненты, без слабых и уязвимых соединений.

Кроме того, аддитивное производство в аэрокосмической промышленности может очень эффективно использовать композитные материалы. Это область, в которой аддитивное производство имеет явное преимущество перед традиционным производством.

При аддитивном производстве, когда вы укладываете срез или слои в направлении, в котором будет действовать усилие, это позволяет вашей конечной детали быть исключительно прочной в этом направлении.

5. Создание облегченных компонентов

Топливо является одной из самых высоких статей расходов в аэрокосмической отрасли. Лучший способ снизить расход топлива — создать более легкие детали. К сожалению, при использовании традиционного производства почти невозможно создавать более легкие детали без ущерба для структурной целостности.

Аддитивное производство деталей самолетов без необходимости соединения таких компонентов, как болты и винты, процессы аддитивного производства могут снизить вес рамы на 25%, одновременно повышая структурную целостность. Аддитивное производство не только снижает расход топлива, но и повышает общую прочность самолета.

6. Уменьшите потребность в хранилище

Авиакосмическая промышленность имеет одну из самых длинных цепочек поставок среди всех отраслей. Чтобы иметь запасные части, многие аэрокосмические компании хранят большое количество компонентов на складах, что является еще одной проблемой затрат и логистики.

Поскольку процесс аддитивного производства является быстрым и эффективным, производители аэрокосмической техники могут производить компоненты, в том числе нестандартные детали, своими силами быстрее и дешевле, чем если бы им приходилось заказывать их через стандартную цепочку поставок. Это избавляет от необходимости иметь запасные части под рукой или поддерживать обширные складские помещения.

Будущее аддитивного производства в аэрокосмической отрасли

Благодаря возможности быстро и эффективно создавать индивидуальные, легкие и прочные детали, неудивительно, что многие предприятия обращаются к аддитивному производству для аэрокосмических приложений.

Когда речь заходит о будущем аддитивного производства в аэрокосмической отрасли, модели САПР играют центральную роль. Учитывая доступное аддитивное производство в аэрокосмических примерах и перспективы исследований, очевидно, что модели CAD в настоящее время используются и представляют ценность для аэрокосмических компаний.

По мере того, как все больше аэрокосмических компаний переходят от традиционных производственных процессов к аддитивным, в долгосрочной перспективе все больше внимания будет уделяться возможностям печати моделей САПР.

Обладая более чем 35-летним опытом 3D-моделирования в различных отраслях, включая аддитивное производство в космической отрасли, компания Spatial создала превосходные данные САПР для предварительной обработки и располагает инструментами для создания программного обеспечения для предварительной обработки для точной, геометрически точной 3D-печати для аэрокосмической отрасли CATIA модели.

Наши специалисты помогут вам напечатать CATParts для аэрокосмической отрасли, чтобы вы могли воспользоваться всеми преимуществами аддитивного производства. Свяжитесь с нами сегодня и узнайте, как мы можем помочь вашему аэрокосмическому бизнесу процветать.