3D-printing in aviazione - plastiche strutturali e metalli
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3D-printing in aviazione - plastiche strutturali e metalli

3D-printing in aviazione - plastiche strutturali e metalli

 

In questo articolo: l'elicottero Boeing Chinook ha anche parti stampate con una stampante 3D.

 

Oggi vogliamo parlare della stampa 3D durante la creazione di prototipi operativi completi e di modelli seriali di tecnologia aeronautica. Stratasys non è più un monopolista in questo campo, altri produttori lo stanno recuperando in termini di rapporto qualità-prezzo.

 

Proprietà

 

Le materie plastiche chiamate strutturali e sovrastrutturali sono resistenti al calore e al freddo, ai supporti e ai carichi chimicamente attivi.

 

Filamenti in policarbonato

 

Il policarbonato è più resistente agli effetti della temperatura rispetto all'ABS e non è solubile negli acidi. Distrutto dai raggi ultravioletti e dai prodotti petroliferi.

 

 

Miscela di ABS e PC

 

Replica dell'allenamento stampato 3D degli aeromobili militari senza equipaggio MQ-9 della US Air Force.

 

PC in lega e ABS sono ben colorati e lucidati, resistenti a -50 ° C.

 

poliammidi

 

Airbus senza pilota Thor, misuratore 4, 21 kg.

 

Tabella delle proprietà:

 

Materiale resistente all'abrasione, adatto per la stampa di parti mobili di meccanismi, come ingranaggi.

 

Plastica sovrastrutturale ad alta temperatura

 

I materiali sopra descritti sono stampati su normali stampanti 3D. Le plastiche supercostruttive richiedono estrusori più resistenti all'usura e resistenti al calore e un riscaldamento costante della camera di lavoro.

 

PEEK

 

 

 

Ala dal materiale Roboze Carbon-PEEK. Prodotto su ARGO 500.

 

Le parti di PEEK, polietereterchetone, funzionano a temperature fino a 250 gradi Celsius, per breve tempo fino a 300. Il principale svantaggio è il costo.

 

PEI

 

 

Airbus utilizza componenti PEI nei suoi aerei A350 XWB.

 

Il polieterimmide è prodotto con il marchio Ultem di SABIC. Secondo le caratteristiche PEI è inferiore a PEEK, ma vince molto nel prezzo. I marchi Ultem 1010 e 9085 sono le principali materie prime di Stratasys con la stampa 3D di parti meccaniche di prototipi funzionanti. La massa delle parti PEI è inferiore alla massa di parti di alluminio simili di resistenza meccanica. Funzionamento: fino a 217 Celsius su specifiche, 213 - secondo i test Stratasys.

 

 

PPSF (PPSU)

 

Il produttore di aerei elettrici Eviation Aircraft utilizza la stampa 3D per tutto, dalla prototipazione alla produzione.

 

Il polifenilsulfone combina inoltre resistenza a basse e alte temperature, resistenza a chimica aggressiva e resistenza. Il materiale è certificato per applicazioni aerospaziali.

 

PSU

 

Un oggetto di un elicottero Boeing Chinook stampato su una stampante 3D dal PSU.  

 

Meno resistente del PC, ma resistente ai reagenti e all'idrolisi.

Conserva le caratteristiche di resistenza in acqua bollente. Non conduce corrente, non evapora sostanze tossiche, non odora, non supporta la combustione. Non perde proprietà fino a 175 gradi Celsius. Il costo è inferiore a quello di PPSU, circa un terzo.

 

Metalli

Lame di turbine di motori di aerei.

 

I prodotti stampati in 3D in metallo superano la resistenza ottenuta dalla fusione. La stampa 3D con metallo consente di ottenere parti metalliche complesse in una sola copia in modo molto più economico rispetto ai metodi tradizionali.

 

casi

 

GE sperimentato il motore aeronautico Advanced Turboprop, che comprendeva un sacco di parti stampate.

Il motore è diventato il chilometro 45 più leggero, l'efficienza del carburante è aumentata del 20%, che ha dato un aumento del dieci percento della potenza.

 

United Launch Alliance, I lanciarazzi Atlas V e Delta IV utilizzano ULTEM 9085 nei missili.

Campo di funzionamento - da negativo a positivo 60 107 gradi Celsius. Il materiale è utilizzato nei canali del sistema di aria, che ha ridotto il numero di parti è quasi dieci volte, fino a 140 16, e il costo di produzione è diminuita del 57%.

Stampa 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

 

Stratasys Direct Manufacturing e unità motoria NASA Produrre un supporto per la stampa 3D per gli array di antenne dei sistemi satellitari. ULTEM 9085 è scelto per la sua resistenza, paragonabile alla resistenza dell'alluminio, a una massa molto più bassa.

 

Stampa 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

 

VIAM

Fin da 2015, gli specialisti di questo istituto hanno creato un mulinello per il dispositivo della camera di combustione front-end del motore di prospettiva PD-14. Da allora, sono stati stampati più di duecento swirler.

 

 

VIAM ha prodotto un campione di un motore a turbina a gas di piccole dimensioni (MGTD) progettato per i droni.

 

 

Il motore è stato stampato utilizzando la tecnologia SLM. Come materie prime, sono stati utilizzati materiali metallici in polvere. Questa tecnologia accelera la produzione fino ai tempi 30.

MGTS è stato testato su un banco di prova.

 

 

JSC "ODK-Klimov"

Sviluppa un motore di prospezione per elicotteri (MPE), mentre ne fa il massimo utilizzo della stampa 3D con metalli e materiali strutturali polimerici. La presentazione del campione dimostrativo è promessa a 2021 l'anno, la fine dello sviluppo - a 2025.

 

Negozio di assemblaggio di JSC "ODK-Klimov", settembre 2016. Foto di bmpd.livejournal

 

Si prevede che la massa del motore diminuirà di 15% e risparmi sui costi operativi del 30% rispetto agli analoghi esistenti.

 

CIAM

campioni 3D-stampati controllata con successo varie parti del motore, come ad esempio un ugello supersonico, il tasso calcolato in 1,3 Mach stampate solo le 36 ore.

L'applicazione di tecnologie additive fornisce una maggiore precisione e la capacità di creare elementi solidi con geometria interna complessa, ad esempio - pale di turbina con canali di raffreddamento interni.

 

Foto di aviation21.ru

 

Attrezzatura

 

Le attrezzature per la stampa di materie plastiche tecniche possono essere suddivise in due gruppi, con temperature di stampa fino a 300 gradi Celsius e su 300, in genere intorno a 450.

 

Intamsys

 

Funmat e Funmat Pro stampano tutti i materiali plastici ordinari, dal PLA e ABS al nylon e ai materiali compositi. Funmat HT e Funmat Pro HT sono progettati per plastiche strutturali refrattarie come PEEK, PPSU e Ultem.

 

Intamsys FUNMAT e FUNMAT HT

La camera di lavoro è un cubo con una faccia in 260 mm, lo spessore dello strato è da 50 μm, il diametro dell'ugello è 0,4 mm.

La temperatura dell'estrusore del modello più giovane è fino a 280 ° C, i tavoli sono fino a 150 ° C, i modelli HT, rispettivamente - 450 e 160 ° C. Anche nella versione HT fino a gradi 90 viene riscaldato l'intero volume della fotocamera.

 

Intamsys FUNMAT PRO, FUNMAT PRO HT

Le serie Funmat PRO differiscono nelle dimensioni della fotocamera: 450 x 450 x 600 mm.

Altre caratteristiche sono simili.

 

Sinterit

 

Sinterit Lisa

 

 

Stampe di nylon e PA12 flexa materiale nero. La dimensione massima per il PA12 stampa: 90h110h130 mm e 110h130h150 mm flexa nero rispettivamente, lo spessore della parete di parti di 0,4 mm.

 

Sinterit PA12

 

Il poliammide 12, uno dei nylon strutturali, può resistere a temperature fino a 173-180 gradi Celsius.

 

DWS

DWS produce stampanti 3D stereolitografiche per la stampa di fotopolimeri, tra cui DWS XFAB 2500HD.

 

DWS XFAB 2500HD

 

La camera di lavoro della stampante è un cilindro con un diametro di 180 mm. Stampa i livelli da micros 10.

La tecnologia consente di stampare campioni con una struttura interna complessa con altissima precisione. Questo è il principale vantaggio dello SLA.

 

risultati

 

Le tecnologie additive nel settore aeronautico svolgono un ruolo significativo nella creazione di prototipi e dettagli funzionali, riducendo significativamente il costo di entrambi.

 

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