एयरोस्पेस कंपनियां रुख कर रही हैं धातु 3डी मुद्रित घटकक्योंकि पारंपरिक विनिर्माण अभी भी टालने योग्य देरी, उच्च टूलींग लागत और ज्यामितीय सीमाएँ पैदा करता है जो डिज़ाइन से समझौता करने के लिए मजबूर करते हैं। एडिटिव प्रक्रियाएं कम मात्रा और जटिल भागों पर लीड समय में कटौती करती हैं, आंतरिक चैनलों और हल्के संरचनाओं के लिए डिज़ाइन की स्वतंत्रता को बहाल करती हैं, और यांत्रिक प्रदर्शन प्रदान करती हैं जो उचित रूप से पोस्ट किए जाने पर कई माध्यमिक संरचनात्मक आवश्यकताओं को पूरा करती हैं। टाइटेनियम विकल्पों के साथ AlSi10Mg और Scalmalloy जैसे एल्यूमीनियम मिश्र धातु अब AS9100 स्तर की गुणवत्ता प्रणालियों के तहत वास्तविक उत्पादन उपयोग का समर्थन करते हैं, जबकि चढ़ाना और सतह के उपचार संक्षारण और स्थायित्व की जरूरतों को पूरा करते हैं। निम्नलिखित अनुभाग पारंपरिक तरीकों के साथ व्यावहारिक समस्याओं, अतिरिक्त रूप से निर्मित भागों की ताकत और विश्वसनीयता, प्रसंस्करण के बाद की वास्तविकताओं और एयरोस्पेस कार्यक्रमों में इस दृष्टिकोण की बढ़ती स्वीकार्यता की जांच करते हैं।
पारंपरिक विनिर्माण अभी भी टालने योग्य घर्षण पैदा करता है
लीड टाइम सबसे अधिक दिखाई देने वाला दर्द बिंदु बना हुआ है। फोर्जिंग डाई, निवेश कास्टिंग मोल्ड और जटिल सीएनसी फिक्स्चर नियमित रूप से धातु को काटने से कई सप्ताह पहले जोड़े जाते हैं। कम मात्रा में चलने पर सेटअप लागत और सामग्री की बर्बादी अधिक होती है; टाइटेनियम और निकल मिश्रधातु अक्सर 10:1 से ऊपर खरीद अनुपात दिखाते हैं। जिन प्रोटोटाइपों में कई दिन लगने चाहिए, वे कई हफ्तों तक खिंच सकते हैं, और दसियों या कम सैकड़ों में उत्पादन मात्रा शायद ही कभी टूलींग निवेश को उचित ठहराती है।
ज्यामिति एक दूसरी, शांत बाधा उत्पन्न करती है। गहरे आंतरिक मार्ग, अनुरूप शीतलन और जाली संरचनाओं के लिए या तो कई सेटअपों की आवश्यकता होती है या इन्हें आर्थिक रूप से मशीनीकृत नहीं किया जा सकता है। इंजीनियर सरल बनाते हैं, वज़न जोड़ते हैं, या हिस्से को असेंबलियों में विभाजित करते हैं। उनमें से कोई भी समझौता हल्के वजन और आंशिक रूप से कमी के लक्ष्यों के अनुरूप नहीं है जो आधुनिक विमान कार्यक्रमों को परिभाषित करते हैं। मेटल 3डी प्रिंटिंग एयरोस्पेस पार्ट्स पाउडर से सीधे ज्यामिति का निर्माण करके इनमें से कई सीमाओं को हटा देता है।
एल्यूमीनियम मिश्र धातु और एडिटिव की ओर बदलाव
एल्युमीनियम अभी भी कई माध्यमिक संरचनाओं और गैर-{0}}गर्म-अनुभागीय अनुप्रयोगों पर हावी है। AlSi10Mg का पाउडर {{3}बेड फ़्यूज़न और स्कल्मलोय जैसे उच्च प्रदर्शन वाले मिश्र धातु अब घने पदार्थ का उत्पादन करते हैं, जो उचित गर्मी उपचार के बाद, वास्तविक संरचनात्मक उपयोग का समर्थन करता है।
सबसे तात्कालिक लाभ वजन है। आंतरिक लैटिस के साथ संयुक्त टोपोलॉजी अनुकूलन आमतौर पर कठोरता लक्ष्यों को पूरा करते हुए 20-35 प्रतिशत बड़े पैमाने पर कमी प्रदान करता है। टीमें जो अनुभवी के साथ काम करती हैं एल्यूमीनियम मिश्र धातु 3डी प्रिंटिंग निर्मातायह भी तय कर सकता है कि स्कैल्मलोय की अतिरिक्त ताकत और थकावट का प्रदर्शन अधिक किफायती AlSi10Mg की तुलना में इसकी उच्च लागत को कब उचित ठहराता है।
विशिष्ट ऊष्मा-उपचारित गुण (अभिविन्यास और प्रक्रिया पर निर्भर):
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संपत्ति |
AlSi10Mg (एलपीबीएफ) |
स्कैल्मलोय (एलपीबीएफ) |
6061-टी6 (सीएनसी) |
A356-T6 (कास्ट) |
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घनत्व (ग्राम/सेमी³) |
~2.67 |
~2.68 |
2.70 |
2.67 |
|
परम तन्यता ताकत (एमपीए) |
330–450 |
490–540 |
290–310 |
260–290 |
|
उपज शक्ति (एमपीए) |
230–330 |
450–500 |
240–275 |
185–205 |
|
बढ़ाव (%) |
6–15 |
8–15 |
10–17 |
3–6 |
ये आंकड़े केवल प्रारंभिक जांच के लिए उपयोगी हैं। अंतिम स्वीकार्यताएं हमेशा प्रक्रिया -विशिष्ट परीक्षण और गवाह कूपन से आती हैं।
टाइटेनियम मिश्र धातु, विशेष रूप से Ti-6Al-4V, उच्च-लोड या उच्च-तापमान अनुप्रयोगों के लिए समान तर्क का पालन करते हैं।
व्यवहार में 3डी मुद्रित धातु के हिस्से कितने मजबूत हैं?
प्रश्न "क्या 3डी मुद्रित धातु मशीनी धातु जितनी मजबूत है" का एक भी उत्तर नहीं है। कई स्थिर लोड अनुप्रयोगों के लिए उचित रूप से संसाधित एलपीबीएफ भागों की तन्यता और उपज ताकत तुलनीय कास्ट मिश्र धातुओं से मेल खाती है या उससे अधिक है। तेजी से जमने से सूक्ष्म सूक्ष्म संरचनाएं उत्पन्न होती हैं जो इस प्रदर्शन में योगदान करती हैं। गढ़ा सीएनसी सामग्री के मुकाबले तुलना करीब है: स्थैतिक ताकत अक्सर प्रतिस्पर्धी होती है, जबकि थकान जीवन सतह की स्थिति, अवशिष्ट सरंध्रता और निर्माण अभिविन्यास पर बहुत अधिक निर्भर करता है।
व्यवहार में, गर्म आइसोस्टैटिक दबाव, तनाव राहत या समाधान गर्मी उपचार, और महत्वपूर्ण सतहों की मशीनिंग एयरोस्पेस स्वीकार्य के भीतर कई माध्यमिक संरचनात्मक और तरल पदार्थ हैंडलिंग घटकों को लाती है। प्राथमिक उड़ान के महत्वपूर्ण भागों में अभी भी पूर्ण प्रक्रिया योग्यता की आवश्यकता है, लेकिन तकनीकी मार्ग अब पांच साल पहले की तुलना में अधिक स्पष्ट है। मेटल 3डी प्रिंटिंग बनाम सीएनसी मशीनिंग एयरोस्पेस निर्णय इसलिए पूर्ण शक्ति पर कम और ज्यामिति जटिलता, मात्रा और कुल लीड समय पर अधिक निर्भर करते हैं।
गुणवत्ता प्रणालियाँ लूप को बंद कर देती हैं। AS9100 या EN 9100 के तहत काम करने वाले आपूर्तिकर्ता प्रत्येक बैच के साथ पाउडर ट्रैसेबिलिटी, प्रक्रिया निगरानी और यांत्रिक परीक्षण डेटा बनाए रखते हैं। वह दस्तावेज़ीकरण वह है जो ओईएम और टियर-1 आपूर्तिकर्ताओं को नियंत्रित आपूर्ति श्रृंखलाओं में अतिरिक्त रूप से निर्मित भागों को स्वीकार करने की अनुमति देता है।
सतह की सुरक्षा और पोस्ट-प्रसंस्करण वास्तविकता
चूंकि {{0}पाउडर से निर्मित सतहें{{1}बेड प्रक्रियाएं मशीनी सतहों की तुलना में अधिक खुरदरी होती हैं और उनमें अवशिष्ट तनाव या मामूली सरंध्रता बनी रह सकती है। इसलिए धातु 3डी{{5}मुद्रित भागों के लिए पोस्ट{3}प्रसंस्करण वैकल्पिक नहीं है। विशिष्ट अनुक्रमों में समर्थन निष्कासन, गर्मी उपचार, एचआईपी जहां थकान या दबाव अखंडता मायने रखती है, इंटरफेस की चयनात्मक सीएनसी मशीनिंग और सुरक्षात्मक कोटिंग्स शामिल हैं।
एल्यूमीनियम घटकों के लिए, संक्षारण प्रतिरोध परक्राम्य नहीं है। नमी, डी{2}आइसिंग तरल पदार्थ, और गैल्वेनिक जोड़े एनोडाइजिंग, रूपांतरण कोटिंग्स, या विशेष चढ़ाना की मांग करते हैं। जब इन चरणों को बाद में विचार के रूप में जोड़ने के बजाय शुरू से ही योजनाबद्ध किया जाता है, तो आयामी सटीकता और दीर्घकालिक स्थायित्व नियंत्रण में रहता है।
एक प्रतिनिधि परियोजना: कॉम्प्लेक्स एल्युमीनियम ब्रैकेट्स
वाणिज्यिक विमानों के लिए द्वितीयक संरचनात्मक ब्रैकेट बनाने वाले टियर{1}}2 आपूर्तिकर्ता को आंतरिक तरल मार्ग और जाली कोर का सामना करना पड़ा, जिसने या तो भारी मशीनिंग स्टॉक या मल्टी{3}पीस असेंबलियों को मजबूर किया। पारंपरिक कोटेशन टूलींग लागत के साथ दस से बारह सप्ताह की सीमा में आ गए, जिसे सीमित मात्रा में परिशोधित करना मुश्किल था।
डिज़ाइन को एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए अनुकूलित किया गया था, AlSi10Mg में मुद्रित किया गया था, गर्मी से उपचारित किया गया था, और महत्वपूर्ण इंटरफेस पर मशीनीकृत किया गया था। निरीक्षण किए गए हिस्से केवल चार सप्ताह से कम समय में आ गए। लीड समय आधे से अधिक कम हो गया। टोपोलॉजी अनुकूलन के माध्यम से बड़े पैमाने पर कमी 20 प्रतिशत के मध्य सीमा में आ गई। टूलींग उन्मूलन ने इकाई लागत को छोटे बैच के लिए व्यावहारिक बनाए रखा। वही डिजिटल फ़ाइल अब भविष्य के पुर्जों के लिए डिजिटल इन्वेंट्री के रूप में कार्य करती है।
इस प्रकार के परिणाम तब आम होते जा रहे हैं जब निर्माता पहले से ही एयरोस्पेस दस्तावेज़ीकरण आवश्यकताओं और पोस्ट - प्रसंस्करण की व्यावहारिक सीमाओं को समझता है। परिणाम अभी भी भाग के आकार, पाउडर बैच और मशीन के उपयोग के साथ भिन्न होते हैं, इसलिए प्रारंभिक प्रक्रिया समीक्षा आवश्यक रहती है।
बढ़ती उद्योग स्वीकार्यता
एयरोस्पेस ओईएम, नियामकों और उद्योग समूहों ने एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के लिए योग्यता ढांचे का लगातार विस्तार किया है। आपूर्तिकर्ताओं की बढ़ती संख्या के पास AS9100 या EN 9100 प्रमाणन हैं जो विशेष रूप से धातु योज्य प्रक्रियाओं को कवर करते हैं। ईंधन नोजल, ब्रैकेट, हीट एक्सचेंजर्स और चयनित संरचनात्मक फिटिंग पहले से ही सेवा में हैं। वह परिचालन इतिहास, स्पष्ट प्रमाणन मार्गों के साथ मिलकर, धातु 3डी मुद्रित घटकों का मूल्यांकन करने वाले नए कार्यक्रमों के लिए बाधा को कम करना जारी रखता है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: क्या धातु 3डी प्रिंटिंग विमान के हिस्सों के लिए पर्याप्त मजबूत है?
उत्तर: कई माध्यमिक संरचनाएं और गैर-महत्वपूर्ण घटक पहले से ही आवश्यक स्थैतिक और थकान को पूरा करते हैं जब प्रक्रिया को नियंत्रित किया जाता है और सही ढंग से संसाधित किया जाता है। प्राथमिक उड़ान के महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों को अभी भी पूर्ण प्रक्रिया योग्यता और सामग्री स्वीकार्य विकास की आवश्यकता है, लेकिन मार्ग स्थापित और विस्तारित हो रहा है।
प्रश्न: एयरोस्पेस एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग में किन धातुओं का सबसे अधिक उपयोग होता है?
ए: एल्यूमीनियम मिश्र धातु (AlSi10Mg और स्कैलमलॉय), टाइटेनियम Ti-6Al-4V, निकेल मिश्र धातु जैसे Inconel 718, स्टेनलेस स्टील और कोबाल्ट-क्रोम वर्तमान कार्य के अधिकांश हिस्से को कवर करते हैं। तापमान, ताकत, वजन और संक्षारण संबंधी आवश्यकताएं अंतिम विकल्प तय करती हैं।
प्रश्न: सीएनसी मशीनिंग की तुलना में कितना लीड टाइम बचाया जा सकता है?
उत्तर: प्रोटोटाइप और कम मात्रा में उत्पादन में अक्सर 50 प्रतिशत या उससे अधिक की कमी देखी जाती है, मुख्यतः क्योंकि टूलींग गायब हो जाती है और एक ही निर्माण में जटिल सुविधाएँ तैयार की जा सकती हैं। वास्तविक बचत भाग के आकार, सामग्री, वर्तमान दुकान लोडिंग और आवश्यक पोस्ट प्रोसेसिंग की मात्रा पर निर्भर करती है।
प्रश्न: क्या 3डी {{1}मुद्रित धातु के हिस्से उड़ान {{2}महत्वपूर्ण प्रमाणन तक पहुंच सकते हैं?
उत्तर: वे ऐसा कर सकते हैं, बशर्ते प्रक्रिया और आवेदन योग्य हों। प्रमाणन अनुप्रयोग और प्रक्रिया दोनों के लिए विशिष्ट रहता है। जो निर्माता पहले से ही AS9100 के तहत काम करते हैं और एयरोस्पेस ग्राहकों को आपूर्ति करते हैं, वे आमतौर पर आवश्यक प्रक्रिया नियंत्रण, परीक्षण और दस्तावेज़ीकरण पैकेज तैयार करने के लिए सबसे अच्छी स्थिति में होते हैं।
यदि लीड समय, टूलींग लागत, या ज्यामितीय सीमाएँ वर्तमान कार्यक्रम को बाधित कर रही हैं, तो योगात्मक क्षमताओं के विरुद्ध उम्मीदवार भागों की एक केंद्रित समीक्षा अक्सर अवसर को मापने का सबसे तेज़ तरीका है। एधातु 3डी प्रिंटिंग निर्माताहल्के एयरोस्पेस घटकों में अनुभव और पूर्ण एयरोस्पेस दस्तावेज़ीकरण के साथ आमतौर पर मॉडल और आवश्यकताओं को प्राप्त करने के कुछ दिनों के भीतर स्पष्ट लीड समय, लागत और योग्यता मूल्यांकन मिल सकता है।