Autor: Cezary Wilczyński, starszy kierownik ds. sprzedaży w Omni3D
Proces ten, znany wcześniej pod nazwą „Rapid Prototyping”, ograniczał się głównie do tworzenia prototypów i testowania produktów. Przeszedł on znaczną ewolucję i obecnie umożliwia wytwarzanie produktów dla użytkowników końcowych w różnych branżach. Dzięki zmniejszeniu masy elementów, wzmocnieniu stosowanych materiałów oraz udoskonaleniu konstrukcji ma on znaczący wpływ między innymi na przemysł lotniczy.
Porównanie: druk 3D a tradycyjne metody produkcji
Przemysł lotniczy i kosmiczny obejmuje szeroki zakres zastosowań komercyjnych, przemysłowych i wojskowych. Składa się z działów zajmujących się projektowaniem, produkcją, eksploatacją i konserwacją statków powietrznych oraz statków kosmicznych. Jako jeden z pierwszych beneficjentów druku 3D przemysł lotniczy jest siłą napędową tej technologii, zarówno w produkcji komponentów do zastosowań końcowych, jak i w tworzeniu prototypów. Producenci samolotów wojskowych i sprzętu wykorzystują druk 3D w celu zmniejszenia ograniczeń w łańcuchu dostaw, ograniczenia przestrzeni magazynowej oraz zmniejszenia ilości odpadów powstających w tradycyjnych procesach produkcyjnych. Szybka produkcja części lotniczych na żądanie pozwala zaoszczędzić ogromną ilość miejsca magazynowego, czasu i pieniędzy. Aby to zilustrować, porównuję produkcję addytywną z tradycyjnymi metodami produkcji:
Możliwości druku 3D w przemyśle lotniczym
W praktyce minimalizacja masy jest najważniejszym czynnikiem, na którym zależą siły zbrojne, producenci samolotów oraz sektor kosmiczny. Masa samolotu wpływa na jego ładowność, zużycie paliwa, emisje, prędkość, a nawet bezpieczeństwo. W przeciwieństwie do tradycyjnych procesów produkcyjnych, takich jak obróbka CNC, części są formowane od podstaw, warstwa po warstwie, co pozwala uzyskać bardzo złożoną geometrię przy mniejszej liczbie elementów. Wszystko to przekłada się na mniejszą masę w powietrzu. Kanały powietrzne, panele ścienne, ramy siedzeń, a nawet elementy silnika – wszystkie te elementy zyskują dzięki zmniejszeniu masy, jakie zapewnia druk 3D.
Najlepiej widać to na przykładzie firmy „Airbus”, która obecnie wykorzystuje w swoim nowym samolocie A350 XWB rekordową liczbę (ponad 1000) części wydrukowanych w technologii 3D. Zastosowanie technologii druku 3D, a konkretnie filamentu ULTEM 9085, przyczyniło się do szybkiej i wydajnej produkcji. Ten termoplastyczny polieterimid jest certyfikowanym materiałem, który spełnia odpowiednie normy dotyczące palności i toksyczności. Dzięki doskonałej wytrzymałości mechanicznej, osiągniętej dzięki wysokiemu stosunkowi siły do masy, jest on porównywalny ze stalą. Podobnie wygląda sytuacja w przypadku wykorzystania druku 3D przez NASA. W tym przypadku drukarka 3D została wykorzystana do opracowania i przetestowania łazika kosmicznego. Wyposażony w kabinę ciśnieniową łazik zawiera ponad 70 części wyprodukowanych w technologii FDM. Obejmują one między innymi ognioodporne otwory wentylacyjne, obudowy, elementy mocujące, drzwi, zderzak oraz wiele innych niestandardowych elementów wyposażenia.
Włókna stosowane w przemyśle lotniczym
Przed zastosowaniem w tak ekstremalnych warunkach materiały muszą zostać dokładnie przetestowane pod kątem różnych właściwości, takich jak stabilność wymiarowa, wytrzymałość, lepkość oraz odporność na ciepło i wilgoć. Konieczne jest uzyskanie odpowiednich certyfikatów bezpieczeństwa dla samolotów i statków kosmicznych. Jest to niezwykle długotrwały proces; wiele projektów znajduje się na etapie specjalistycznych testów. Między innymi badane są zjawiska rozwarstwiania się i pękania wydruków pod wpływem określonych czynników. Technolodzy zajmujący się drukiem 3D opracowują nowe metody zmniejszania porowatości wydruków oraz minimalizowania pustych przestrzeni spowodowanych skurczem, utlenianiem lub innymi wyciekami. Przykładem takich działań jest dodawanie włókien węglowych lub szklanych do filamentu PEEK, co znacznie poprawia właściwości mechaniczne i zapewnia przewodność cieplną.
Druk 3D bez wątpienia rewolucjonizuje świat produkcji, nawet w najbardziej zaawansowanych sektorach przemysłowych, takich jak lotnictwo. Branża ta opiera się na dwóch kluczowych wymaganiach – lekkich elementach wyposażenia oraz wysokim poziomie bezpieczeństwa. Druk 3D konsekwentnie rozwiązuje te problemy. Wydaje się więc, że to tylko kwestia czasu, zanim druk 3D stanie się standardem stosowanym na ogromną skalę.
Jeśli interesuje Cię wdrożenie druku 3D w Twojej firmie lub przemysłowe drukarki 3D firmy Omni3D
– zapraszamy do kontaktu!
