Aangezien de luchtvaartindustrie blijft worstelen met stijgende kosten en zorgen over duurzaamheid op de lange termijn, kan er een oplossing zijn die kan helpen beide problemen aan te pakken. Vliegtuigonderdelen kunnen momenteel 3D-geprint worden, wat niet alleen helpt om de uitstoot te verminderen, maar ook een goedkopere productieoptie biedt. Boeing beweert zelfs dat het door het gebruik van 3D-getekende onderdelen $ 3 miljoen per vliegtuig kan besparen.
Het is een goed idee om een back-upplan te hebben voor het geval dat. In de toekomst zouden zelfs vitale motoronderdelen en andere essentiële onderdelen van vliegtuigen op deze manier kunnen worden geconstrueerd. Maar welke invloed heeft 3D-printen op hardware en systemen die essentieel zijn voor het behoud van de veiligheid? Welke invloed zou het aannemen van de mentaliteit van 3D-printen op een lopende band hebben op de hele luchtvaartsector?
Voordelen van 3D-printen van vliegtuigonderdelen
De voordelen van het gebruik van 3D-printcomponenten in vliegtuigen gaan verder dan financiële besparingen. Bovendien zal de productie sneller en nauwkeuriger zijn en zal de ecologische voetafdruk kleiner zijn.
Begin met het prototype. De tijd die wordt bespaard bij het maken van nieuwe prototypes of modellen met 3D-printcomponenten kan duizenden uren bedragen in plaats van dagen of weken. Als je 3D-printen vergelijkt met traditionele productie, is het ook eenvoudiger om aanpassingen door te voeren, omdat je snel goedkope prototypes kunt produceren en evalueren met minder dure materialen. Met andere woorden, door materialen te gebruiken die lichter en goedkoper zijn dan het uiteindelijke resultaat, kunt u simuleren hoe een vliegtuigonderdeel eruit zou zien en dit gebruiken voor aerodynamische tests en analyses, en aanpassingen maken voordat u investeert in volledige metalen onderdelen.
Ook maakt 3D-printen de productie doelmatiger en nauwkeuriger, vooral als het gaat om mallen die in het productieproces worden gebruikt. Onderdelen die via traditionele fabricage zijn geproduceerd, moeten tijdens de bewerking op hun plaats worden gehouden met armaturen, zoals metalen pennen, om variaties en fouten van het ene item naar het andere te beperken. Traditionele fabrikanten blijven echter problemen ondervinden vanwege de tijd of kosten die nodig zijn om duizenden armaturen te produceren. Met 3D-printen daarentegen kunnen bedrijven goederen produceren voor 40 procent minder geld en arbeid dan anders het geval zou zijn.
Ten slotte maakt alle tijd en moeite die wordt bespaard bij het maken van prototypen en productie het mogelijk om meer onderdelen te produceren met minder energie en afval. Prioriteit geven aan duurzamere productie zou een vanzelfsprekendheid moeten zijn, aangezien deze verantwoordelijk is voor meer dan een vijfde van de totale koolstofemissies in de wereld. Een grote vermindering van de CO2-voetafdruk wordt bereikt door 3D-printen, waarmee het materiaalgebruik tot wel 90 procent kan worden verminderd.
Is 3D-printen in het luchtruim veilig?
Toch zijn er aanzienlijke veiligheidsproblemen met 3D-printen vanwege de manier waarop het werkt. In plaats van onderdelen uit zware blokken materiaal te snijden, is 3D-printen afhankelijk van het in lagen aanbrengen van lichtgewicht materialen om onderdelen te maken. Een zwakker, poreus of bros eindproduct is vaak een neveneffect van het delaminatieproces. De FAA heeft enige tijd nodig gehad om te verifiëren dat 3D-printonderdelen meer kans liepen te falen of beschadigd te raken dan traditioneel gemaakte onderdelen vanwege de strikte hardwarecertificeringscriteria. Nu titanium nu 3D-geprint kan worden, hebben nieuwe technologieën de stof en het eindproduct sterker gemaakt dan voorheen, en de certificering kan nog sneller gaan.
De veiligheidsprocedures en richtlijnen die van toepassing zijn op 3D-geprinte vliegtuigen en de onderdelen waaruit ze zijn gemaakt, zijn immers grondig genoeg om te garanderen dat eventuele 3D-geprinte onderdelen die in een vliegtuig terechtkomen de veiligheid niet in gevaar brengen. Om ervoor te zorgen dat 3D-printen alleen geschikt is voor niet-veiligheidskritische onderdelen, of dat voldoende inspectie en testen nodig zijn om de veiligheid van mensen en vliegtuigen te waarborgen, vereisen DO-254 en vergelijkbare standaarden voor ruimtevaarthardware momenteel diepgaande tests en kwaliteitsverzekering.
Trends in 3D-printen in de luchtvaart
Een klein onderdeel van hoe avionica evolueert, is 3D-printen. Toch kan de manier waarop fabrikanten van vliegtuigen denken over naleving en certificering veranderen als gevolg van het 3D-printparadigma.
Sommige van de supply chain-problemen waarmee de vliegtuigindustrie tegenwoordig wordt geconfronteerd, kunnen worden opgelost met verbeterde 3D-printing. Als gevolg hiervan kan het stedelijke luchtmobiliteit (UAM) ondersteunen. Het idee achter UAM is dat we er op een dag allemaal voor kunnen kiezen om luchttaxi's te gebruiken in plaats van of naast conventionele auto's. Maar we hebben veel kleinere vliegtuigen nodig om UAM te laten functioneren. Deze procedure kan eenvoudiger worden gemaakt door 3D-printen.
Net zoals 3D-printen de bouwsteenbenadering van de vliegtuigproductie in de toekomst zou kunnen vergemakkelijken, zien we ook dat de industrie een "lopende band" -mentaliteit aanneemt als het gaat om software- en hardware-compliance en certificeringsbouwstenen voor avionica.
Sjablonen zijn bijvoorbeeld een belangrijk onderdeel van compliance en certificering, omdat ze fabrikanten en vliegtuigontwikkelaars in staat stellen nieuwe ontwerpen op een efficiënte en herhaalbare manier te certificeren.
Misschien neem je op een dag een 100 procent 3D-geprint vliegtuig, en misschien ben je op een dag net zo bekend met luchttaxi's als Uber vandaag.