211service.com
GE i EADS drukują części do samolotów
DAWAĆ otwiera nowe laboratorium w swojej globalnej siedzibie badawczej w Niskayuna w stanie Nowy Jork, które zajmuje się przekształcaniem technologii druku trójwymiarowego w opłacalny sposób wytwarzania funkcjonalnych części dla szeregu swoich firm, w tym związanych z opieką zdrowotną i lotnictwem. Celem firmy jest wykorzystanie potencjału technologii do wytwarzania części, które są lżejsze, działają lepiej i są tańsze niż części wytwarzane przy użyciu konwencjonalnych technik produkcyjnych.
Lżejsze obciążenie: Konwencjonalny zawias pokrywy silnika odrzutowego (u góry) mógłby zostać zastąpiony bardziej skomplikowanym zawiasem na dole, który jest równie mocny, ale waży o połowę mniej. Nowy projekt, stworzony przez EADS, jest praktyczny dzięki technologii druku trójwymiarowego.
Technologia drukowania obiektów trójwymiarowych istnieje od dziesięcioleci, ale jej zastosowania ograniczały się w dużej mierze do nowości i specjalistycznej produkcji niestandardowej, takiej jak wykonywanie spersonalizowanych protez. Ale technologia została teraz ulepszona do tego stopnia, że drukarki te mogą tworzyć skomplikowane obiekty z trwałych materiałów, w tym ceramiki i metali, takich jak tytan i aluminium, z rozdzielczością w skali dziesiątek mikrometrów.
W rezultacie firmy takie jak GE i europejski gigant w dziedzinie obronności i lotnictwa EADS pracują nad zastosowaniem go w sytuacjach bardziej zbliżonych do konwencjonalnej produkcji, gdzie potrzebne są duże ilości tej samej części.
Pierwszym zastosowaniem tej technologii przez GE mogą być ultrasonografy, które są tańsze i działają lepiej niż obecne wersje. Jedną z najdroższych części maszyny ultradźwiękowej jest urządzenie, które przekształca sygnały elektroniczne w dźwięk iz powrotem — część, która jest dociskana do skóry osoby podczas ultradźwięków. Przetworniki te składają się z tysięcy maleńkich kolumn oddalonych od siebie o zaledwie 30-40 mikrometrów, przy czym każda kolumna jest wyjątkowo cienka, około 8-10 razy wyższa niż szerokość. Wykonanie takich części metodą odlewania jest niezwykle trudne, ponieważ trudno jest uwolnić część z formy. Dlatego GE produkuje je za pomocą precyzyjnego narzędzia tnącego, które bardzo powoli odcina kawałek ceramiki. Proces jest powolny i kosztowny i może być używany tylko do wytwarzania ograniczonego zakresu kształtów.
Multimedia
Proces druku laserowego GE i EADS
Teraz firma GE opracowała nową technologię drukowania, która rozprowadza cienką warstwę zawiesiny złożonej z ceramiki osadzonej w polimerowym prekursorze. Kiedy na tę warstwę rzutowany jest wzór światła ultrafioletowego, materiał zestala się tylko tam, gdzie został wystawiony na działanie światła. Na to nakładana jest kolejna warstwa gnojowicy i naświetlana światłem iw ten sposób budowana jest struktura warstwa po warstwie.
Proces wciąż nie jest gotowy do masowej produkcji, mówi Prabhjot Singh, inżynier mechanik i kierownik projektu w GE Research. Ale ponieważ proces ten jest szybszy i oszczędza materiał, może osiągnąć rzędy wielkości redukcji kosztów, mówi. Projektanci firmy GE stosujący nowy proces mogą poprawić wydajność przetwornika, ponieważ nie będą oni tak ograniczeni w zakresie kształtów, jakie mogą wykonać. Może to prowadzić do ultradźwięków o wyższej rozdzielczości.
GE bada również możliwość drukowania niektórych części samolotów, co jest strategią, którą ostatnio realizował EADS. W laboratoriach EADS w Filton w Wielkiej Brytanii naukowcy wykazali, że są w stanie wydrukować kilka różnych metalowych części do samolotów za pomocą technologii wykorzystującej laser do podgrzewania proszków metali, aż uformują solidne metalowe kształty. Wykorzystując tę technikę, EADS ma drukowane metalowe zawiasy do pokryw silnika: zawiasy umożliwiają otwieranie pokryw w celu konserwacji silnika. Części mają skomplikowane kształty, które zachowują wytrzymałość, jednocześnie zmniejszając wagę części o połowę. Nowy zawias został poddany testom stosowanym w przypadku części konwencjonalnych i wykazano, że spełnia wymagania eksploatacyjne. Oszczędność masy ma kluczowe znaczenie w przemyśle lotniczym. Według EADS, zmniejszenie masy samolotu o zaledwie jeden kilogram może skutkować oszczędnościami paliwa rzędu 3000 USD rocznie lub 100 000 USD w ciągu 30 lat — typowego okresu eksploatacji samolotu.
Oczywiście technologia jest nadal ograniczona. Chociaż można drukować wiele funkcjonalnych stopów metali, te o wysokiej wydajności stosowane wewnątrz silnika nie mogą być jeszcze produkowane w ten sposób (takie części wymagają poziomu precyzyjnej kontroli nad temperaturami materiałów podczas przetwarzania, czego nie można osiągnąć jeszcze w druku). GE wykorzysta nową technologię do drukowania części silnika – takich jak łopatki turbiny – ale tylko do testowania pewnych właściwości projektu, takich jak jego aerodynamika, a nie jego zdolność do przetrwania wysokich temperatur i ciśnień. Singh mówi, że może to przyspieszyć proces projektowania, umożliwiając zbudowanie precyzyjnej części w ciągu tygodni, a nie miesięcy.
Drugim głównym ograniczeniem technologii jest rozmiar obiektów, które może drukować. W zależności od materiału i drukarki możliwe jest drukowanie przedmiotów o średnicy kilku centymetrów do co najwyżej metra. Drukowanie skrzydeł lub części niektórych turbin GE w dużych elektrowniach nadal nie jest możliwe. I jest kilka rzeczy, które prawdopodobnie nigdy nie zostaną wykonane przy użyciu druku trójwymiarowego. Nigdy nie będzie używany do robienia czegoś takiego jak gwoździe. Ale w końcu można by go wykorzystać do produkcji narzędzi do robienia gwoździ, mówi Jonathan Meyer, kierownik zespołu badawczego w EADS Innovation Works.