چاپ سه بعدی

چاپ سه بعدی در خدمت صنعت هوا و فضا

چاپ سه بعدی در خدمت صنعت هوا و فضا

اگر در چند سال آینده با یک هواپیما پرواز کنیم، از نظر آماری به احتمال زیاد در هواپیمایی دارای قطعات پرینت سه بعدی پرواز خواهیم کرد. صنعت هوا فضا یک نمونه عالی از استفاده از پرینت سه بعدی است. نه تنها سازندگان و تامین کنندگان از چاپ سه بعدی استفاده می کنند، بلکه خطوط هوایی نیز پتانسیل را می بینند و در امکانات خود روی قابلیت های چاپ سه بعدی سرمایه گذاری می کنند. با این حال، موانعی وجود دارد، مانند روند کند صدور گواهینامه قابلیت پرواز از سوی سازمانهایی مانند اداره هوانوردی فدرال و یا آژانس ایمنی هوانوردی اروپا. تقاضا برای تولید قطعات هواپیما در مقیاس کم، نیاز به قطعات سبک، کاهش زمان تولید قطعات، و نیاز به قطعات مقرون به صرفه اهمیت چاپ سه بعدی را بیشتر نمایان کرده است. پیش بینی شده است که بازار چاپ سه بعدی در صنعت هوا و فضا که در سال 2021 به مقدار 1.9 میلیارد دلار بوده است به مقدار 4.7 ملیارد دلار در سال 2026 برسد. روشهای ساخت FMD در این مسیر بیشترین پیشرفت و توجه را به خود جلب خواهند کرد. این روش ساخت سریع بوده و برای تولید قطعات بزرگ و پیوسته و با کمترین پسماند بسیار مناسب است. بخش هواپیما نیز بیشترین سهم از قطعات هوا فضای تولیدی توسط روشهای چاپ سه بعدی را خواهند داشت و بیشترین توسعه چاپگرها نیز برای آداپته شدن در بخش هواپیما خواهد بود. به عبارت دیگر نیاز به تولید سریع و ارزان قطعات پیچیده باعث سوق پیشرفت چاپگرهای سه بعدی به حوزه هواپیما خواهد شد. در حوزه هواپیما، قسمت قطعات موتور بیشترین سهم بازار را خواهد داشت. راحتی طراحی، افزایش استحکام، سبکی، مقرون به صرفه بودن، و دوام قطعات تولید شده  به رشد محصولات نهایی کمک خواهند کرد. بر اساس کارکرد قطعات، قسمت نمونه سازی و قطعات کاربردی بیشترین سهم را داشته و باعث سوق پیشرفت روشهای چاپ سه بعدی به این سمت خواهند شد.

تولید بهتر با ابزارهای بهتر صورت می گیرد ؛

چاپ سه بعدی این امکان را می دهد که در هر زمان و موقعیتی ابزار و قطعه مناسب خود را درست کنید. ابزاری مناسب برای کار در شرایط خاص مانند دمای بالا و دارای ویژگی ها ارگونومیک بهبود یافته. چاپ سه بعدی با قابلیت و ویژگی تولید سریعتر، قطعات با دوام تر، مواد هوشمند تر، و کاهش هزینه ها،  مسیر حرکت آینده صنعت هوا و فضا را تحت تاثیر قرار داده است.

عملی کردن سریع ایده ها ؛

در زمینه نمونه سازی سریع و قالب گیری تزریقی، چاپ سه بعدی کمک می نماید تا ایده های خود را سریعتر عملی و تست نمایید. قبل از اینکه درگیر طراحی های پیچیده و گران و وقت گیر شوید، می توانید چالشهای طراحی را بررسی و برطرف کنید. تولید با چاپ سه بعدی این امکان را مهیا می سازد که سرعت تصمیم گیری و پاسخ به تغییرات بازار افزایش یابد و تجهیزات و قطعات مناسب برای پرواز در مدت زمان کوتاهی از ایده به تولید ختم خواهند شد.

کاهش مصرف سوخت و افزایش میزان بار قابل حمل ؛

در وسایل نقلیه هوایی و فضایی و در زمینه ساخت قطعات، استفاده از قطعات ساخته شده با چاپگرهای سه بعدی باعث کاهش وزن تجهیزات و افزایش میزان بار قابل انتقال می گردد. استفاده از چاپ سه بعدی، امکان پرواز با وزن کم و آزادی عمل برای طراحی و ساخت قطعات پیچیده که با روشهای دیگر قابل ساخت نیستند را مهیا می سازد. استفاده از مواد تایید شده جهت چاپ این اجازه را به شما می دهد که مطمئن شوید قطعه جدید شما برای پرواز مناسب بوده و مغایرتی با قوانین و استانداردهای سخت گیرانه پرواز ندارد.

هواپیماها، موشک ها، ماهواره ها، و تجهیزات مربوطه نسبتا سنگین هستند که این وزن بالا هزینه عملکرد آنها را افزایش می دهد. یک هواپیمای سنگین سوخت بیشتری را مصرف می کند و محیط زیست را بیشتر آلوده می کند. بایستی در نظر داشت که هزینه سوخت حدود 35 درصد کل هزینه خطوط هواپیمایی را تشکیل می دهد. چاپ سه بعدی می تواند برای تولید قطعات موتور، بدنه، و سایر قطعات مرتبط مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، شرکت Airbus لولاهایی برای بدنه محفظه موتور Airbus A320 را با چاپ سه بعدی تولید کرده که 30 تا 50 درصد وزن کمتری دارند در حالیکه از نظر استحکام و عملکرد دستنخورده باقی مانده اند. استفاده از همین تکنولوژی فقط در این قطعات 10 کیلو وزن هواپیما را کم کرده است.

ماهواره های با وزن کمتر نیز در ماموریت های فضایی بیشتر مورد توجه قرار دارند زیرا وزن آنها به صورت مستقیم در هزینه ساخت و استفاده از آنها تاثیر گذار است. به عنوان مثال در مدار قراردادن یک ماهواره 1 کیلویی حدود 21 هزار برای سازنده هزینه بر می دارد. چندین شرکت با استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی توانسته اند وزن قطعات جدید را تا 66 درصد سبک تر کنند که موفقیت بزرگی محسوب می شود. ناسا نیز همکاری و سرمایه گذاری زیادی را در بخش توسعه تکنولوژی چاپ سه بعدی مخصوصا برای چاپ فلزی (metal additive manufacturing) دارد.

تولید سریعتر قطعات ؛

روشهای رایج تولید قطعات هواپیماها زمان بیشتری را نسبت به استفاده از تکنولوژی های چاپ نیاز دارد. توسعه تکنولوژی های جدید چاپ سه بعدی می تواند باعث تولید بسیار سریعتر قطعات شود، قطعاتی که قبلا ماهها و حتی سالها برای تولد آنها زمان نیاز بود. CLIP یکی از روشهای جدید تولید سه بعدی است که برخلاف روشهایی مانند SLA و SLS که قطعات را لایه به لایه چاپ می کنند، می تواند آن را به صورت پیوسته چاپ کند. همچنین روش DMLS که از پودر فلز به جای پودر های ترموپلاستیک برای تولید قطعات فلزی استفاده می کند اهمیت ویژه ای را پیدا کرده است.

کم کردن هزینه و پیچیدگی تولید ؛

در زمینه ساخت ابزارآلات و قطعات کامپوزیتی استفاده از چاپگرهای سه بعدی باعث کاهش هزینه و همچنین کاهش پیچیدگی پروسه تولید خواهد شد. بهبود راندمان تولید و عملکرد پرواز با ساده کردن قطعات با مواد کامپوزیتی محکم و سبک ساخته شده با چاپ سه بعدی به راحتی امکان پذیر است. با چاپ سه بعدی قطعات کامپوزیتی می توان باعث صرفه جویی در زمان و پیدا کردن راههای بیشتر برای بهینه سازی طراحی و تولید بود. برای اجزای داخلی، تاثیر زمانی منفی تغییرات در طراحی کاهش یافته و تولید در مسیر زمانبندی شده ادامه خواهد یافت. همچنین می توان قطعات داخلی مانند محفظه ها و کانالها را با مواد تایید شده و همچنین قابل ردیابی به روش چاپ تولید نمود.

تولید قطعات با پیچیدگی بالا و حجم کم در پرواز ؛

جلوگیری از صرف هزینه زیاد برای ماشین کاری قطعات خاص مورد نیاز در تعمیر و بازسازی قطعات، ساخت سریع و کم هزینه تجهیزات ریز داخلی مانند زوار پنجره ها، گیره ها و نگهدارنده ها، همگی با چاپ سه بعدی امکان پذیر است. به دلیل استفاده از تکنولوژی چاپ سه بعدی، پیچیدگی بیشتر باعث افزایش هزینه نخواهد شد و می توان از موارد ترموپلاستیک بادوام برای قطعات پیچیده مناسب پرواز به راحتی استفاده کرد.

چالش استفاده از چاپ سه بعدی در تولید با حجم بالا ؛

تولید قطعات مورد استفاده در صنعت هوا فضا با حجم بالا توسط روشهای چاپ سه بعدی نسبت به روشهای مرسوم کندتر است. در روشهای مرسوم ساخت قطعات هوا فضا، با افزایش حجم تولید، هزینه کاهش می یابد در حالیکه زمان تولید دست نخورده باقی می ماند. در صورتیکه در روشهای ساخت با چاپگر سه بعدی با افزایش مقیاس تولید هزینه ها افزایش می یابد. بنابراین این روش برای تولید در حجم پایین مناسب می باشد. هزینه خرید و راه اندازی چاپگر و هزینه مواد اولیه در روش چاپ سه بعدی نسبت به روش های مرسوم ساخت بیشتر است. این فاکتور عاملی تاثیر گذار در رشد استفاده از چاپگرهای سه بعدی در حوزه هوا فضا می باشد که می تواند تا حدودی با کم کردن هزینه مواد خام این مشکل مرتفع شود. پیش بینی می شود نیاز به تولید ارزان قیمت به روش چاپ سه بعدی باعث رشد این حوزه خواهد شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *