کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا
در دهههای اخیر، فناوری پرینت سه بعدی بهسرعت جای خود را در صنایع مختلف باز کرده است. یکی از صنایعی که از این فناوری بهشکل گستردهای بهرهبرداری کرده، صنعت هوافضا و هوانوردی است. این فناوری توانسته روند نوآوری در این صنعت را سرعت ببخشد و فرآیندهای تولید، نمونهسازی، و بهینهسازی قطعات را بهبود بخشد. در این مقاله، به بررسی کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا پرداخته و نحوهی بهبود این فناوری در تولید قطعات و محصولات نهایی را شرح خواهیم داد.
آنچه در این مطلب خواهید خواند:
پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا
صنعت هوافضا از جمله صنایع پیشرو در استفاده از پرینت سه بعدی است. این صنعت بهواسطهی نیاز به قطعات پیچیده، سبک و مقاوم همواره بهدنبال روشهای نوین برای بهبود فرآیندهای تولید بوده است. فناوری پرینت سه بعدی این امکان را فراهم آورده تا قطعاتی که پیشتر بهسختی تولید میشدند، اکنون با دقت و سرعت بیشتری ساخته شوند. از سال 1989، شرکتهای هوافضایی از پرینت سه بعدی استفاده کردهاند و تا سال 2015، این صنعت 16% از درآمد جهانی 4.9 میلیارد دلاری این فناوری را به خود اختصاص داده است.
کاربردهای اصلی پرینت سه بعدی در هوافضا
پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا استفادههای متعددی دارد. در ادامه به چند کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا میپردازیم:
- نمونهسازی سریع:
یکی از اصلیترین کاربردهای پرینت سه بعدی، ساخت سریع نمونههای اولیه قطعات است. این فناوری به مهندسان اجازه میدهد تا مدلهای مفهومی و قطعات آزمایشی را با دقت بالا تولید کرده و آنها را قبل از ورود به مرحله تولید نهایی آزمایش کنند. - تولید قطعات نهایی:
با پیشرفت فناوری پرینت سه بعدی، امکان تولید قطعات نهایی با کیفیت و مقاومت بالا نیز فراهم شده است. این قطعات میتوانند برای استفاده در هواپیماها، موشکها و ماهوارهها مورد استفاده قرار گیرند. - تولید ابزارها و قطعات سفارشی:
یکی دیگر از کاربردهای مهم پرینت سه بعدی در هوافضا، تولید ابزارهای سفارشی مانند نگهدارندهها، ترموفرومینگها، جیگها و فیچرها است که به کاهش زمان و هزینه تولید کمک میکند.
مراحل پیادهسازی پرینت سه بعدی در فرآیند طراحی هوافضا
استفاده از پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا میتواند در تمام مراحل طراحی و تولید اعمال شود. این مراحل عبارتند از:
1. طراحی مفهومی
در مرحله اولیه طراحی، کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا این است که مهندسان از پرینت سه بعدی برای تولید مدلهای مفهومی استفاده میکنند. این مدلها به طراحان کمک میکند تا طرحهای خود را با دقت بیشتر بررسی کرده و ایرادات احتمالی را زودتر شناسایی کنند.
2. نمونهسازی و آزمایش
در مرحله نمونهسازی، از مواد مخصوص پرینت سه بعدی برای ساخت نمونههای کامل و آزمایش کارکرد قطعات استفاده میشود. برای مثال، فناوری FDM برای چاپ قطعات بزرگی مانند محفظههای چرخ دندهها به کار میرود.
3. پیشتولید
پرینت سه بعدی میتواند برای تولید ابزارهای کمهزینه مانند قالبهای تزریقی و ابزارهای حرارتی استفاده شود. این ابزارها به تولید قطعات کوچک تا متوسط کمک کرده و خطر سرمایهگذاری زیاد در قالبهای تولید نهایی را کاهش میدهند.
4. سفارشیسازی قطعات
یک کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا، تولید قطعات سفارشی و بهینهسازی ساختاری آنها است. برای مثال، قطعاتی مانند براکتهای سبک که عملکرد هواپیما را بهبود میبخشند، میتوانند بهشکل سفارشی برای هر هواپیما تولید شوند.
5. تولید نهایی
اگرچه حجم تولید در صنعت هوافضا بسیار زیاد است، فناوری پرینت سه بعدی میتواند برای تولید قطعات سفارشی و تولیدات کوچک تا متوسط مورد استفاده قرار گیرد.
اگر نیاز به خدمات پرینت سه بعدی دارید، مدل سازی اختصاصی و ساخت قطعات صنعتی با پرینتر سه بعدی در تیم آسمان ایکس انجام میشود. برای ثبت سفارش، یا فرم را کامل کنید یا با ما در پیام رسان ایتا در ارتباط باشید.
بهترین مواد برای پرینت سه بعدی قطعات هوافضا و هوانوردی
اکنون که چند کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا را بررسی کردیم، جالب است بدانیم چه موادی در این فرایند کاربرد دارند. در واقع یکی از مهمترین فاکتورهایی که باید در نظر گرفته شود، انتخاب مواد مناسب برای چاپ قطعات است. بسته به کاربرد قطعه، موادی مانند نایلون، رزین، و فلزات مانند تیتانیوم و آلومینیوم میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. در جدول زیر، برخی از مواد مناسب برای پرینت سه بعدی قطعات هوافضا ارائه شدهاند:
| فرآیند پیشنهادی | مواد پیشنهادی | مثال قطعه | کاربرد |
|---|---|---|---|
| SLS | نایلون تقویت شده با شیشه | دهانه نازل | محفظه موتور |
| SLA | رزین استاندارد | کنترلکنندهها و کلیدها | لوازم داخلی کابین |
| SLS | نایلون 12 | کانالهای انتقال هوا | مجاری هوا |
| SLA | رزین استاندارد | پشت صندلیها و درهای ورودی | پانلهای تمام سایز |
| SLA و Material Jetting | رزین قابل ریختهگری | دستههای دربها | قطعات فلزی ریختهشده |
| DMLS/SLM | تیتانیوم یا آلومینیوم | استخوان معلق و موتور جت GE | قطعات فلزی |
| Material Jetting | ABS دیجیتال | رابط داشبورد | بزلها |
| Material Jetting و SLA | رزین شفاف | پروتوتایپ چراغهای جلو | چراغها |
پرینت سه بعدی در ساخت قطعات برای ماهوارهها
یکی از مثالهای بارز کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا، ساخت قطعات برای ماهوارهها است. ماهوارهها دارای براکتهای خاصی هستند که وظیفه اتصال بدنه ماهواره به انعکاسدهندهها و تجهیزات تغذیه را بر عهده دارند. این براکتها باید توانایی تحمل تنشهای شدید دما از 170- تا 100 درجه سانتیگراد را داشته باشند.
شرکت ایرباس با استفاده از پرینت سه بعدی و تیتانیوم توانسته این براکتها را تولید کند. این فرآیند باعث کاهش ضایعات مواد، بهینهسازی شکل قطعات و تولید اجزای سبکتر شده است. در نهایت، این تغییرات به کاهش هزینههای تولید و صرفهجویی در مصرف سوخت ماهوارهها در طول عمر آنها منجر میشود.
مزایای استفاده از پرینت سه بعدی در تولید هوافضا
به کار بردن پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا مزایای بسیاری بههمراه دارد که شامل موارد زیر است:
آزادی طراحی هندسی
کاربردهای هوافضا از مواد مهندسی پیشرفته و هندسههای پیچیده برای کاهش وزن و بهبود عملکرد استفاده میکنند. قطعات هوافضا اغلب شامل کانالهای داخلی برای خنککاری سازگار، ویژگیهای داخلی، دیوارههای نازک و سطوح منحنی پیچیده هستند.
چاپ سهبعدی قادر به تولید چنین ویژگیهایی است و امکان ساخت سازههای بسیار پیچیده و سبک با پایداری بالا را فراهم میکند. این درجه بالای آزادی طراحی، بهینهسازی توپولوژیکی قطعات و ادغام ویژگیهای کاربردی در یک قطعه را ممکن میسازد. علاوه بر این، برخی از فناوریهای چاپ سهبعدی مانند SLS، DMSL/SLM و Binder Jetting قادر به تولید سریهای کوچک با هزینههای واحد معقول هستند.
کاهش تعداد قطعات
یکی دیگر از مزایای مهم پرینت سه بعدی، امکان تلفیق چند قطعه در یک قطعه واحد است. این ویژگی باعث کاهش وزن، هزینه و نیاز به موجودی قطعات یدکی میشود.
جهتگیری قطعات
برای قطعات کاربردی که بارگذاری و نصب خواهند داشت، جهتگیری قطعه در پلتفرم ساخت بسیار مهم است. به دلیل ماهیت لایه به لایه چاپ سهبعدی، بیشتر قطعات خواص مکانیکی ناهمسانگردی خواهند داشت و در جهت Z ضعیفتر خواهند بود. این نکته باید در فرآیند طراحی مدنظر قرار گیرد.
ساختارهای پشتیبانی
در چاپ سهبعدی، ساختارهای پشتیبانی برای فراهم کردن پایهای محکم برای قرار دادن مواد در بالای برجستگیها یا دیوارهایی با زاویههای تند (بیش از ۴۵ درجه) استفاده میشوند. پشتیبانی همچنین در چاپ فلزی سهبعدی بسیار حیاتی است، زیرا قطعات را به صفحه ساخت محکم و از تاب برداشتن آنها جلوگیری میکند.
ناحیههایی که بر روی پشتیبانیها چاپ میشوند، کیفیت سطح پایینتری دارند و برخی از نشانههای حذف پشتیبانی را نشان میدهند. اگر این برای قطعات شما بهینه نیست، فرآیندهایی مانند SLS و Binder Jetting وجود دارد که نیازی به ساختارهای پشتیبانی ندارند.
بهبود کیفیت سطح
یک کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا این است که قطعات پرینت شده میتوانند با استفاده از فرآیندهای پسپردازش به سطوح صیقلی و با کیفیت بالا دست پیدا کنند. داشتن کیفیت سطح مناسب برای صنعت هوافضا بسیار حیاتی بوده و قطعات چاپشده سهبعدی میتوانند پس از فرآوری به کیفیت سطح بسیار بالایی برسند. برخی از فناوریها مانند Material Jetting میتوانند قطعاتی با سطح صاف شبیه به تزریق قالبگیری تولید کنند که نیاز به فرآوری کمتری دارند. قطعات فلزی با کارایی بالا که با DMSL/SLM تولید میشوند یا قطعات فلزی کمهزینه تولید شده با Binder Jetting نیز میتوانند پس از چاپ صیقل داده شده یا حتی ماشینکاری CNC شوند تا دقت و کیفیت سطح آنها بهبود یابد.
کاهش هزینههای تولید
استفاده از مواد کمتر و کاهش ضایعات یکی از اصلیترین دلایلی محسوب میشود که پرینت سه بعدی را به یک گزینه مقرونبهصرفه در صنعت هوافضا تبدیل کرده است. با استفاده از این فناوری، قطعات قبل از تولید نهایی میتوانند با جزئیات کامل مورد بررسی قرار گیرند.
نتیجهگیری
در این مقاله به بررسی کاربرد پرینت سه بعدی در صنعت هوافضا پرداختیم. پرینت سه بعدی انقلابی در طراحی و تولید قطعات هوافضا ایجاد و با بهبود فرآیندهای تولید، کاهش هزینهها و افزایش کارایی قطعات، نقش کلیدی در این صنعت ایفا کرده است. با توجه به پیشرفتهای روزافزون در فناوری و مواد مورد استفاده، انتظار میرود که پرینت سه بعدی همچنان به توسعه و بهبود صنعت هوافضا ادامه دهد.
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.