5 ключевых способов, которыми аддитивное производство революционизирует авиацию и оборону

Аддитивное производство может использоваться в бесчисленных отраслях и приложениях, от создания мелкомасштабных прототипов до производства уточненных ракетных двигателей. Если вы все еще в сомнениях о внедрении технологий аддитивного производства в свои производственные операции, рассмотрите его множество преимуществ и передового применения в авиации и обороне.

Быстрая навигация:

• Что такое аддитивное производство?
• Преимущества аддитивного производства
• Применение аддитивного производства в авиации
• Военные и оборонительные применения 3D-печати
• Заинтересованы узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, — это процесс создания трехмерного объекта из цифровой 3D или CAD-модели. Как подразумевает название, аддитивное производство работает добавлением материалов слой за слоем для построения объекта. Эти материалы могут включать металлические порошки, пластик или керамику. Аддитивное производство может дополнять, а в некоторых случаях полностью заменять традиционные методы создания объектов, такие как обработка, резка, токарное дело, формовка, фрезеровка и другие «вычитающие» производственные процессы.

В процессе аддитивного производства объект проектируется с использованием CAD (Computer-Aided Design) программного обеспечения или путем сканирования объекта, который будет напечатан. Программное обеспечение может перевести скан в точную структуру для 3D-принтера для следования слой за слоем.

Преимущества аддитивного производства

Существует множество преимуществ, присущих использованию аддитивного производства, включая:

Снижение затрат на разработку

Продвинутые производственные технологии имеют стереотип быть немного дорогими из-за их первоначальной стоимости; однако долгосрочные сниженные затраты на разработку приносят денежные выгоды. Одним из главных преимуществ 3D-печати является сниженная стоимость труда. Помимо пост-обработки, большинство принтеров самодостаточны и почти не нуждаются в помощи оператора. Следовательно, затраты на труд, связанные с процессом аддитивного производства, по сути несущественны по сравнению с традиционными производственными процессами, которые могут требовать высококвалифицированных операторов.

Кроме того, аддитивное производство при низких объемах конкурентоспособно по стоимости по сравнению с традиционным производством. Часто это значительно дешевле 3D-напечатать прототип, чем произвести его с использованием других производственных методов, таких как литье под давлением (подумайте о времени изготовления матрицы и стоимости), фрезеровка и токарная обработка.

Снижение производственных отходов

Проектируя черновики в компьютерной программе и затем отправляя их на печать, время на создание и производство новых дизайнов резко сокращается с меньшими отходами; этот цифровой-в-цифровой процесс удаляет дополнительные промежуточные шаги традиционного прототипирования, которые могут приводить к материальным отходам. В зависимости от используемого материала, это снижение также может привести к значительному снижению затрат, например, если требуемый материал — титан.

Кроме того, 3D-печать ускорила время оборота — с возможностью создания быстрых итераций, 3D-печать выявляет инженерные и дизайнерские проблемы, которые могли бы занять недели, если не месяцы, для обнаружения в традиционном производстве. Поскольку аддитивное производство позволяет создавать сложные дизайны, которые обычно слишком сложны или слишком дороги для производства, разработка процесса может быть выполнена быстрее традиционных производственных процессов. Это означает, что больше времени и денег может быть использовано в других целях. В целом, аддитивное производство предлагает более эффективный и эфективный дизайн-процесс с меньшими отходами и сниженными расходами.

Настоящее передовое прототипирование

С аддитивным производством вы можете спроектировать и произвести прототип на 3D-принтере за часы — не недели! Вместо проектирования для производства, вы теперь можете производить для утилитарности и использования. Кроме того, детали могут быть произведены для специфического соответствия сложным спецификациям клиентов; это гейм-чейнджер для прототипирования.

Аддитивное производство означает, что вы теперь можете быстро производить макеты нового продукта и производить деталь для удовлетворения конкретной рыночной ниши, что может привести к производству продуктов с высокой маржинальностью. Общий производственный процесс становится еще более упрощенным с включением аддитивного производства от начала до конца.

Применение аддитивного производства в авиации

Учитывая преимущества аддитивного производства, имеет смысл, что такая технология применялась бы к использованию в авиационной отрасли. Такие тренды включают:

Создание корпусов ракет

Relativity Space — американская авиационная производственная компания,quartered в Лос-Анджелесе, Калифорния, фокусирующаяся на разработке производственных технологий, запускательных транспортных средств и ракетных двигателей для коммерческих орбитальных запускательных услуг. Их производственный объект Stargate содержит крупнейшие в мире металлические 3D-принтеры и использует направленное энергетическое наложение и запатентованные сплавы для изготовления корпусов их ракет.

3D-печать позволяет им быстро проектировать интегрированные компоненты, которые сокращают количество деталей в 100 раз по сравнению с традиционными запускательными транспортными средствами. Это также экономит вес и повышает надежность, оба из которых огромны для экономики запуска в космос.

Конструирование ракетных двигателей

Rocket Lab — публичная американская авиационная производитель и поставщик услуг запуска малых спутников. Их ракетный двигатель Rutherford был впервые протестирован в конце 2016 года, и с тех пор произведено более 200 этих гейм-чейнджинг моделей.

Камеры сгорания этого конкретного двигателя, инжекторы, насосы и основные пропеллентные клапаны — все 3D-напечатаны с использованием электронно-лучевого плавления. Полученный двигатель прост, надежен и легок — всего 35 кг или 77 фунтов — делая их идеальными для низкозатратных запусков в космос. И за пределами атмосферы Земли их новые тяговые двигатели Curie и HyperCurie построены по тем же принципам.

Усовершенствование скафандров астронавтов

Аддитивное производство используется не только для физической ракеты; эта технология может быть использована в производстве передовых, уточненных скафандров астронавтов. Когда SpaceX отправила людей в космос, их экипажа скафандра были частично сделаны с аддитивным производством.

Хотя корпорация сохранила детали большей части базовой технологии в частном доступе, представитель отметил, что «шлем индивидуально изготовлен с использованием технологии 3D-печати и включает интегрированные клапаны, механизмы для отражения и блокировки визора и микрофоны внутри структуры шлема».

Военные и оборонительные применения 3D-печати

Прогресс также достигается в оборонной отрасли с аддитивным производством, включая:

Проект Jointless Hull (Безшовный корпус)

В апреле армия США подписала контракт для своего «Проекта Jointless Hull», который имеет амбициозную цель разработки 3D-металлического принтера настолько большого, что он может создать внешнюю часть военного грузовика в одной гигантской детали. Миссия — разработать крупномасштабный инструмент, способный производить единые, безшовные корпуса боевых машин по ближнему к нетто размеру 30 на 20 на 12 футов.

Мины-развеивающие миссии

Морское копейское тело США успешно использовало аддитивное производство для помощи своей мины-развеивающей миссии, 3D-печатая головку для ракетного двигателя, используемого для детонации M58 Mine Clearing Line Charge (MICLIC).

MICLIC — это ракетно-проектируемый взрывной линейный заряд, который пролаживает путь через минные поля и другие препятствия на поле боя. Использование аддитивного производства для производства головки позволило морпехам преодолеть дорогостоящие и трудоемкие недостатки традиционных производственных техник и предоставить более эффективный метод производства детали. Головка была 3D-напечатана из нержавеющей стали перед тестированием на Yuma Proving Ground в Аризоне. Во время тестового события 3D-напечатаная головка была установлена на ракетный двигатель, который использовался для успешной детонации минно-развеивающего линейного заряда.

Заинтересованы узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Аддитивное производство — гейм-чейнджер для производителей всех размеров. Оно может позволить им создавать продукты быстрее и дешевле — и с меньшими производственными отходами и лучшей точностью. Когда вы смотрите на большую картину, AM также меняет жизни обычных американцев, от медицинских прорывов до более безопасного транспорта и дорог.

Начните растить свой бизнес сегодня с аддитивным производством — и если вы не знаете, с чего начать, обратитесь к нашим экспертам сегодня! CMTC здесь, чтобы помочь направить малых и средних производителей к решениям, которые могут повлиять на их бизнес для устойчивого и значимого роста.