कैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु की 3डी प्रिंटिंग हल्के एयरोस्पेस भागों को पुनर्परिभाषित कर रही है

एयरोस्पेस, यूएवी और उपग्रह इंजीनियर एक ही कठिन सीमा में चलते रहते हैं: हिस्से को कमजोर हुए बिना हल्का होना पड़ता है। पारंपरिक सीएनसी कार्य एक ठोस बिलेट से शुरू होता है, इसमें से अधिकांश को स्क्रैप के रूप में हटा देता है, और फिर भी आंतरिक ज्यामिति नहीं बना पाता है जो वास्तव में द्रव्यमान को काट देगा। लीड समय बढ़ता है, सामग्री की लागत बढ़ती है, और डिज़ाइन इस बात पर निर्भर रहता है कि कटर किस तक पहुंच सकता है।एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की 3डी प्रिंटिंगउस समीकरण को बदल देता है. सामग्री को केवल वहीं जमा करने से जहां इसकी आवश्यकता होती है, प्रक्रिया डिज़ाइन की स्वतंत्रता को खोलती है जिसे घटिया तरीके अनुमति नहीं देते हैं।

मास प्रमुख प्रदर्शन चालक बना हुआ है। नासा और प्रमुख एयरफ़्रेमर्स के सार्वजनिक आंकड़ों से पता चलता है कि एयरफ़्रेम से निकाला गया प्रत्येक किलोग्राम जीवनकाल में ईंधन की खपत को मापनीय मात्रा में कम कर सकता है और पेलोड या रेंज को मुक्त कर सकता है। इलेक्ट्रिक यूएवी और छोटे उपग्रहों पर प्रभाव अधिक तत्काल होता है। कम द्रव्यमान सीधे सहनशक्ति बढ़ाता है या अतिरिक्त सेंसर की अनुमति देता है।

पारंपरिक मशीनिंग अक्सर उच्च खरीद अनुपात उत्पन्न करती है। एक जटिल ब्रैकेट एक बड़े बिलेट के रूप में शुरू हो सकता है और उस वजन के एक अंश पर समाप्त हो सकता है। एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग अनुपात को उलट देता है क्योंकि अप्रयुक्त पाउडर काफी हद तक पुनर्प्राप्त करने योग्य होता है। कम सामग्री खरीदी जाती है, कम फेंकी जाती है, और ज्यामिति अब उपकरण पहुंच तक सीमित नहीं है।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु कई धातु 3डी मुद्रित घटकों के लिए व्यावहारिक बनी हुई है क्योंकि वे कम घनत्व को प्रयोग करने योग्य ताकत, संक्षारण प्रतिरोध और वेल्डेबिलिटी के साथ जोड़ते हैं। जब लेजर पाउडर {{2}बेड फ़्यूज़न द्वारा संसाधित किया जाता है, तो AlSi10Mg घने भागों का उत्पादन करता है जो गर्मी उपचार के लिए अच्छी प्रतिक्रिया देते हैं।

एल्यूमीनियम मिश्र धातु 3डी प्रिंटिंग सेवा कार्य के लिए AlSi10Mg सबसे आम विकल्प है। समाधान उपचार और उम्र बढ़ने के बाद यह कई कास्ट ग्रेडों के साथ प्रतिस्पर्धी तन्य गुण प्रदान करता है, साथ ही लगभग {3}शुद्ध{4}}आकार प्रक्रिया के वजन लाभ को बनाए रखता है। वही मशीनें जो एल्युमीनियम प्रिंट करती हैं, उच्च पूर्ण शक्ति या तापमान प्रतिरोध की आवश्यकता होने पर टाइटेनियम मिश्र धातुओं पर स्विच कर सकती हैं, जिससे इंजीनियरों को एकल धातु 3 डी प्रिंटिंग फैक्ट्री के अंदर विकल्प मिलते हैं।

एक बार टोपोलॉजी और आंतरिक संरचनाओं को लागू करने के बाद डिजाइनरों के लिए जो चीज सबसे ज्यादा मायने रखती है वह है प्रभावी ताकत {{0} से - वजन अनुपात। सामग्री स्वयं कहानी का केवल एक हिस्सा है; इसे केवल लोड पथों पर रखने की क्षमता बाकी काम करती है।

तीन दृष्टिकोण लगातार सबसे बड़ी सामूहिक कटौती प्रदान करते हैं:

टोपोलॉजी अनुकूलन प्राथमिक तनाव पथों के साथ सामग्री को पुनर्वितरित करता है और बाकी सब कुछ हटा देता है। परिणामी आकृतियाँ जैविक दिखती हैं, लेकिन वे कम वजन पर आवश्यक भार उठाती हैं। अधिकांश एयरोस्पेस टीमें अब टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन 3डी प्रिंटिंग को प्रायोगिक विकल्प के बजाय एक मानक प्रारंभिक डिज़ाइन चरण के रूप में मानती हैं।

जाली और छत्ते की संरचनाएं ठोस दीवारों को नियंत्रित आंतरिक पैटर्न से बदल देती हैं। द्रव्यमान गिरने पर कठोरता को समायोजित किया जा सकता है। जाली संरचना 3डी प्रिंटिंग एयरोस्पेस अनुप्रयोग ब्रैकेट, हाउसिंग और हीट एक्सचेंजर्स में दिखाई देते हैं जहां संरचनात्मक और थर्मल प्रदर्शन दोनों मायने रखते हैं।

आंशिक समेकन बहु-टुकड़ा असेंबलियों को एकल मुद्रित घटकों में बदल देता है। फास्टनर, सील और द्वितीयक संचालन अपने वजन और संभावित विफलता बिंदुओं के साथ गायब हो जाते हैं। असेंबली का समय और इन्वेंट्री एक ही समय में कम हो जाती है।

कुल मिलाकर, ये विधियां नियमित रूप से मूल मशीनी डिजाइनों की तुलना में 20-40% रेंज में वजन में बचत करती हैं, हालांकि सटीक आंकड़ा हमेशा शुरुआती बाधाओं पर निर्भर करता है।

एक अच्छी तरह से मुद्रित और गर्मी से उपचारित एल्यूमीनियम भाग शायद ही कभी समाप्त होता है। एयरोस्पेस वातावरण अभी भी निर्मित सतह की तुलना में बेहतर पहनने के प्रतिरोध, विद्युत चालकता, संक्षारण संरक्षण या थकान प्रदर्शन की मांग करता है। 3डी मुद्रित भागों के लिए धातु चढ़ाना उन अंतरालों को संबोधित करता है।

विशिष्ट पोस्ट -प्रसंस्करण तनाव से राहत और उम्र बढ़ने के साथ शुरू होता है, इसके बाद महत्वपूर्ण इंटरफेस और सीलिंग चेहरों की सीएनसी मशीनिंग होती है। उसके बाद एनोडाइजिंग, रासायनिक रूपांतरण कोटिंग्स, इलेक्ट्रोलेस निकल या अन्य एयरोस्पेस ग्रेड फिनिश आते हैं। सटीक क्रम ऑपरेटिंग वातावरण और प्रमाणन आवश्यकताओं द्वारा संचालित होता है।

उचित रूप से लगाई गई कोटिंग अवशिष्ट सतह छिद्र को बंद कर देती है, सतह की कठोरता को बढ़ा देती है और नमी और संक्षारक मीडिया के खिलाफ अवरोध पैदा करती है। अनुपचारित सतहों की तुलना में थकान जीवन में अक्सर उल्लेखनीय सुधार होता है, यही कारण है कि कई उड़ानें गंभीर होती हैंधातु 3डी मुद्रित घटकमशीनिंग के बाद भी प्लेटिंग प्राप्त होती है।

एक यूएवी निर्माता ने सनहिंगस्टोन्स को एक संरचनात्मक ब्रैकेट लाया जो पहले से ही सीएनसी के लिए अनुकूलित किया गया था, फिर भी कंपन भार के तहत बड़े पैमाने पर लक्ष्य से चूक गया। टीम ने टोपोलॉजी ऑप्टिमाइज़ेशन और आंतरिक लैटिस लागू किया, फिर भाग को AlSi10Mg में मुद्रित किया। ताप उपचार, इंटरफ़ेस मशीनिंग और सुरक्षात्मक प्लेटिंग के बाद, तैयार घटक हर संरचनात्मक और पर्यावरणीय आवश्यकता को पूरा करते हुए 27% हल्का हो गया। डिज़ाइन फ़्रीज़ से पहली उड़ान तक का समय {{5}तैयार हार्डवेयर पिछले मल्टी{7}पीस रूट की तुलना में लगभग 40% कम हो गया। उसी मेटल 3डी प्रिंटिंग निर्माता ने बाद में कम मात्रा में उत्पादन चलाने का समर्थन किया, जिससे पता चला कि सामग्री ट्रेसबिलिटी और प्रक्रिया नियंत्रण होने पर प्रक्रिया प्रोटोटाइप से प्रमाणित हार्डवेयर में स्थानांतरित हो सकती है।

सतह परिष्करण और एयरोस्पेस विनिर्माण पर ध्यान केंद्रित करने वाले व्यापार समूहों, जिसमें एस्टा छत्र के तहत चर्चा भी शामिल है, ने नोट किया है कि योगात्मक प्रक्रियाएं प्रायोगिक कार्यक्रमों से उत्पादन उपयोग में स्थानांतरित हो रही हैं। टोपोलॉजी के संयोजन {{1}अनुकूलित एल्युमीनियम भागों और उपयुक्त पोस्ट {{2}प्रसंस्करण, जिसमें प्लेटिंग भी शामिल है, को बार-बार हल्के उड़ान हार्डवेयर के लिए एक व्यावहारिक मार्ग के रूप में उद्धृत किया जाता है। यह मान्यता प्रौद्योगिकी में बढ़ते विश्वास को दर्शाती है जब गुणवत्ता प्रणाली ठीक से लागू की जाती है।

अकेले कीमत एक ख़राब फ़िल्टर है। उपयोगी मानदंड में शामिल हैं:

AS9100 या समकक्ष एयरोस्पेस गुणवत्ता प्रमाणन

पूर्ण सामग्री और पाउडर ट्रैसेबिलिटी

नियंत्रित पोस्ट-प्रसंस्करण क्षमता (गर्मी उपचार, मशीनिंग, चढ़ाना)

उड़ान या उड़ान जैसे हार्डवेयर के साथ सिद्ध अनुभव

अतिरिक्त मार्गदर्शन और उचित प्रोटोटाइप टर्नअराउंड के लिए स्पष्ट डिज़ाइन-

मात्रा बढ़ने पर थोक आपूर्ति सहित प्रोटोटाइप से छोटे {{0} से {{1} मध्यम उत्पादन में स्थानांतरित करने की क्षमता

एक धातु 3डी प्रिंटिंग फैक्ट्री जो ठोस उदाहरणों के साथ इन बिंदुओं पर चर्चा कर सकती है, ऐसे हिस्सों को वितरित करने की अधिक संभावना है जो इंजीनियरिंग और शेड्यूल दोनों जरूरतों को पूरा करते हैं।

यदि आप वर्तमान हल्के एयरोस्पेस घटक के मुकाबले धातु 3 डी प्रिंटिंग का वजन कर रहे हैं, तो व्यावहारिक अगला कदम एक योग्य निर्माता के साथ ज्यामिति और प्रदर्शन आवश्यकताओं को साझा करना है। एक संक्षिप्त डिज़ाइन समीक्षा से आमतौर पर पता चलता है कि क्या टोपोलॉजी अनुकूलन, जाली संरचनाएं या भाग समेकन उस विशिष्ट भाग के लिए उपयोगी वजन और शेड्यूल लाभ प्रदान करेगा।