Топ-5 областей применения аддитивного производства в аэрокосмической и оборонной промышленности

Аддитивное производство может использоваться в бесчисленных отраслях и сферах применения, от создания небольших прототипов до производства усовершенствованных ракетных двигателей. Если вы все еще не готовы к внедрению технологий аддитивного производства в свои производственные операции, обратите внимание на его многочисленные преимущества и новаторские приложения в аэрокосмической и оборонной отраслях.

Быстрые ссылки:

• Что такое аддитивное производство?
• Преимущества аддитивного производства
• Использование в аэрокосмической отрасли для аддитивного производства
• Использование 3D-печати в военных и оборонных целях
• Хотите узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Что такое аддитивное производство?

Аддитивное производство, также известное как 3D-печать, представляет собой процесс создания трехмерного объекта из цифровой 3D-модели или модели САПР. Как следует из названия, аддитивное производство работает путем добавления материалов слой за слоем для создания объекта. Эти материалы могут включать металлические порошки, пластик или керамику. Аддитивное производство может дополнить, а в некоторых случаях полностью заменить традиционные методы создания объектов, такие как обработка, резка, токарная обработка, формование, фрезерование и другие «субтрактивные» производственные процессы.

В процессе аддитивного производства объект проектируется с использованием программного обеспечения САПР (автоматизированного проектирования) или путем сканирования объекта, который будет напечатан. Программное обеспечение может преобразовать сканирование в точную основу для трехмерной печатной машины, которая будет следовать слой за слоем.

Преимущества аддитивного производства

Использование аддитивного производства дает множество преимуществ, в том числе:

Снижение затрат на разработку

У передовых производственных технологий сложился стереотип, что они довольно дороги из-за их первоначальной стоимости; тем не менее, долгосрочное снижение затрат на разработку дает выгоды для экономии денег. Одно из главных преимуществ 3D-печати - это удешевление рабочей силы. Помимо постобработки, большинство принтеров самодостаточны и вряд ли нуждаются в помощи оператора. Следовательно, затраты на рабочую силу, связанные с процессом аддитивного производства, по существу отсутствуют по сравнению с традиционными производственными процессами, которые могут требовать высококвалифицированных операторов.

Кроме того, аддитивное производство при небольших объемах конкурентоспособно по стоимости по сравнению с традиционным производством. Часто значительно дешевле напечатать прототип на 3D-принтере, чем произвести его с помощью других методов производства, таких как литье под давлением (учитывая время и стоимость штампа), фрезерование и механическую обработку.

Снижение количества отходов

Создавая черновики в компьютерной программе и затем отправляя их на печать, время на создание и производство новых дизайнов значительно сокращается с меньшими потерями; Этот процесс преобразования цифровых данных в цифровой устраняет дополнительные промежуточные этапы традиционного прототипирования, которые могут привести к расточительству материала. В зависимости от используемого материала это сокращение также может привести к значительному снижению затрат, например, если требуемый материал - титан.

Кроме того, 3D-печать ускорила рабочий цикл - благодаря возможности создавать быстрые итерации, 3D-печать выявляет инженерные и проектные проблемы, на обнаружение которых в традиционном производстве могли потребоваться недели, если не месяцы. Поскольку аддитивное производство позволяет создавать сложные конструкции, которые обычно слишком сложны или слишком дороги в производстве, разработка процесса может выполняться быстрее, чем традиционные производственные процессы. Это означает, что больше времени и денег можно использовать другими способами. В целом аддитивное производство предлагает более эффективный и действенный процесс проектирования с меньшими отходами и меньшими расходами.

Действительно продвинутое прототипирование

С помощью аддитивного производства вы можете спроектировать и изготовить прототип на 3D-принтере за часы, а не за недели! Вместо того, чтобы проектировать для производства, теперь вы можете производить для использования и использования. Кроме того, детали могут изготавливаться в соответствии со сложными требованиями заказчика; это кардинально меняет правила игры в прототипах.

Аддитивное производство означает, что теперь вы можете быстро создавать макеты нового продукта и производить деталь, отвечающую определенной рыночной нише, что может привести к производству продуктов с высокой рентабельностью. Общий производственный процесс становится еще более рационализированным за счет включения аддитивного производства от начала до конца.

Использование в аэрокосмической отрасли для аддитивного производства

Принимая во внимание преимущества аддитивного производства, имеет смысл применять такую ​​технологию в аэрокосмической промышленности. К таким тенденциям относятся:

Создание корпусов ракет

Relativity Space - американская компания-производитель аэрокосмической продукции со штаб-квартирой в Лос-Анджелесе, Калифорния, которая занимается разработкой производственных технологий, ракет-носителей и ракетных двигателей для коммерческих орбитальных запусков. На их производственном предприятии Stargate находятся крупнейшие в мире металлические 3D-принтеры, а для изготовления корпусов ракет используются направленное осаждение энергии и запатентованные сплавы.

3D-печать позволяет быстро разрабатывать интегрированные компоненты, которые сокращают количество деталей в 100 раз по сравнению с традиционными ракетами-носителями. Это также снижает вес и повышает надежность, что чрезвычайно важно для экономики запуска в космос.

Конструирование ракетных двигателей

Rocket Lab - американский производитель аэрокосмической продукции и поставщик услуг по запуску малых спутников. Их ракетный двигатель Rutherford был впервые испытан в конце 2016 года, и с тех пор было выпущено более 200 таких моделей, которые изменили правила игры.

Камеры сгорания этого конкретного двигателя, форсунки, насосы и главные топливные клапаны напечатаны на 3D-принтере с использованием электронно-лучевого плавления. В результате получился простой, надежный и легкий двигатель - всего 35 кг или 77 фунтов, что делает их идеальными для недорогих запусков в космос. И за пределами земной атмосферы их новые двигатели Curie и HyperCurie построены на тех же принципах.

Продвигающаяся форма космонавта

Аддитивное производство используется не только для физической ракеты; Эта технология также может быть использована для производства усовершенствованной изысканной формы космонавтов. Когда SpaceX отправила людей в космос, униформа их экипажа частично была сделана с помощью аддитивного производства.

Хотя корпорация хранила информацию о большей части лежащих в основе технологий в секрете, ее представитель отметил, что «шлем изготавливается на заказ с использованием технологии 3D-печати и включает в себя встроенные клапаны, механизмы для втягивания и блокировки козырька, а также микрофоны в структуре шлема».

Использование 3D-печати в военных и оборонных целях

В оборонной промышленности также наблюдается прогресс в области аддитивного производства, в том числе:

Проект бесшовного корпуса

В апреле армия Соединенных Штатов подписала контракт на свой проект «Jointless Hull Project», который ставит перед собой амбициозную цель - разработать металлический 3D-принтер настолько большого размера, что он может создать внешний вид военного грузовика из одной гигантской детали. Задача состоит в том, чтобы разработать крупномасштабный инструмент, способный изготавливать одиночные цельносварные корпуса боевых машин с размерами, близкими к чистым 30 на 20 на 12 дюймов.

Миссии по разминированию

Корпус морской пехоты США успешно использовал аддитивное производство для своей миссии по разминированию, напечатав на 3D-принтере головной убор для ракетного двигателя, который используется для подрыва линейного заряда M58 для разминирования (MICLIC).

MICLIC - это линейный ракетный заряд взрывчатого вещества, который расчищает путь через минные поля и другие препятствия на поле боя. Использование аддитивного производства для изготовления головных уборов позволило морским пехотинцам преодолеть дорогостоящие и трудоемкие недостатки традиционных производственных технологий и предоставить более эффективный метод производства детали. Головной убор был напечатан на 3D-принтере из нержавеющей стали перед испытанием на испытательном полигоне Юма в Аризоне. Во время испытаний напечатанный на 3D-принтере головной колпак был прикреплен к ракетному двигателю, который использовался для успешного подрыва заряда линии разминирования.

Хотите узнать больше о преимуществах аддитивного производства?

Аддитивное производство меняет правила игры для производителей любого размера. Это может позволить им создавать продукты быстрее и дешевле, с меньшими отходами производства и большей точностью. Если посмотреть на картину в целом, AM также меняет жизнь обычных американцев - от достижений в медицине до более безопасного транспорта и дорог.

Начните развивать свой бизнес сегодня с помощью аддитивного производства - а если вы не знаете, с чего начать, обратитесь к нашим экспертам сегодня! CMTC здесь, чтобы помочь малым и средним производителям найти решения, которые могут повлиять на их бизнес для устойчивого и результативного роста.