Van de verschillende gebruiksscenario's van de 3D-printtechnologie van metaal bij de productie van vliegtuigen in de burgerluchtvaart is de fabricage van componenten de belangrijkste. Boom Supersonic debuteerde bijvoorbeeld eind 2020 met het supersonische passagiersvliegtuig XB-1 dat kan vliegen met snelheden die vergelijkbaar zijn met die van de Concorde. Het grote gebruik van 3D-geprinte componenten door dit vliegtuig is een van de belangrijkste factoren die veel aandacht trekken in de sector. De complete machine draait op 21 3D-geprinte componenten van titaniumlegering, allemaal geproduceerd met behulp van Velo3D-saffiermetaalprinters en toegepast op motoren en milieucontrolesystemen. Dit programma verbetert niet alleen de vliegtuigprestaties, maar verkort ook de productiecyclus drastisch en verlaagt de kosten.
In een ander geval werkt Airbus sinds 2013 samen met Stratasys om op grote schaal polymere materialen te gebruiken om componenten in het A350XWB-vliegtuig te bouwen, waardoor een enkele installatie van meer dan 500 stuks werd bereikt. Tot de verschillende systemen aan boord die onder deze onderdelen vallen behoren kanalen, kabelklemmen, behuizingen en andere constructies. Verder vervangt Qatar Airways het cabinedeurgordijn met FDM-technologie en ULTRAM 9085-materiaal voor de A350XWB, die momenteel beschikt over het grootste 3D-geprinte vliegtuigonderdeel met nummer 1140720240. Hoewel de 3D-printtechnologie van metaal op grote schaal wordt toegepast in Airbus-vliegtuigen, is dit een toepassingsvoorbeeld van polymeermaterialen. Liebherr Group produceerde bijvoorbeeld 3D-geprinte landingsgestelbeugels van titaniumlegering voor de A350 XWB en geïntegreerde hydraulische pijpleidingen van titaniumlegering voor de Airbus A380 met behulp van bijvoorbeeld SLM-technologie.
Bij de productie van motoren presteert de 3D-printtechnologie van metaal ook heel goed. Als dochteronderneming van Rolls Royce uit Spanje heeft ITP Aero een nieuwe UltraFan geproduceerd met behulp van 3D-printtechnologieën.® Het staartlagerhuis (TBH) van de motor vormt een van de belangrijkste constructies. Het vliegtuig en de motor worden door dit onderdeel met elkaar verbonden. Met slechts een kleine hoeveelheid poeder en een besparing van 25% aan materialen, maakt 3D-printen het mogelijk onderdelen met ingewikkelde geometrische vormen te maken, beweert ITP Aero. Deze productietechniek verlaagt niet alleen de CO2-uitstoot tijdens het productieproces, maar verbetert ook de prestaties en betrouwbaarheid van de componenten, wat het milieu ten goede komt.
Met behulp van additieve productietechnologie is het Zweedse lucht- en ruimtevaart- en defensiebedrijf Saab begonnen met de productie van interieuronderdelen voor zijn gevechtsvliegtuigen. Het bedrijf voerde zijn eerste testvlucht uit met een 3D-geprint onderdeel: een nylon luik dat is ontworpen om buitenomgevingen te overleven. Saab onderzoekt ook het gebruik van 3D-printtechnologie van metaal bij de vliegtuigproductie, met name op zoek naar duurzamere materialen en de ontwikkeling van een mobiel 3D-printsysteem om dit op verschillende basissen te brengen, zelfs als dit een toepassing van nylonmateriaal is.
Met afmetingen van 455 x 295 x 805 mm heeft Safran Group samengewerkt met SLM Solutions om een onderdeel voor het landingsgestel voor een zakenvliegtuig te creëren. Het is de eerste ter wereld die vliegtuigonderdelen van zo'n groot formaat 3D-print met behulp van SLM-technologie. Dit onderzoek heeft tot doel aan te tonen dat SLM 3D-printtechnologie belangrijke componenten haalbaar kan produceren. Meestal worden traditionele landingsgestelcomponenten geassembleerd door drie gesmede onderdelen en vijfassige bewerking. De componenten moeten opnieuw worden opgebouwd om laag voor laag te voldoen aan de proceseigenschappen van 3D-printen. Dit bespaart niet alleen tijd in het hele productieproces, maar integreert uiteindelijk ook de drie originele onderdelen in één, waardoor het gewicht met ongeveer 15% wordt verlaagd.
28 3D-geprinte onderdelen van titaniumlegering, die respectievelijk zijn bevestigd aan de boardinggate, servicegate, voor- en achtervrachtdeuren van de voor- en middenachterromp, omvatten ook de inauguratievlucht van het binnenlandse grote vliegtuig C919. De productie van deze componenten verbetert niet alleen de vliegtuigprestaties, maar verlaagt ook de productietijd en -kosten aanzienlijk.
Het gebruik van 3D-printtechnologie van metaal bij de constructie van vliegtuigen voor de burgerluchtvaart heeft verschillende voordelen opgeleverd. In de eerste plaats kan het snel ingewikkelde structurele componenten produceren, waardoor de productie-effectiviteit wordt vergroot. Bij de conventionele productie van componenten worden veel materialen gebruikt en is een geavanceerde verwerking vereist. Precieze metaalpoeders kunnen met behulp van 3D-printtechnologie in lagen worden gespoten en gesmolten, waarbij laag voor laag ingewikkelde componentarchitecturen kunnen worden opgebouwd, waardoor materiaalverspilling en energieverbruik worden verminderd.
Ten tweede is een optimaal ontwerp van componenten haalbaar met 3D-printtechnologieën voor metaal. Complexe geometrische vormen kunnen worden geproduceerd door middel van 3D-printtechnologie, een proces dat uitdagend is bij conventionele productietechnieken. Om de brandstofinjectie te maximaliseren, kunt u bijvoorbeeld kleine kanaaltjes in het brandstofmondstuk maken, of ingewikkelde constructies in de verbrandingskamer printen om de verbrandingsefficiëntie te verhogen. Naast het verbeteren van de prestaties van de componenten, verlagen deze verbeterde ontwerpen het brandstofverbruik en de vervuilende stoffen van vliegtuigen.
Bovendien is lichtgewicht ontwerp mogelijk met de 3D-printtechnologie van metaal. Het verbeteren van de vliegtuigprestaties bij de productie van vliegtuigen in de burgerluchtvaart hangt vooral af van een laag gewicht. Lichtgewicht componenten met ingewikkelde vormen vervaardigd met behulp van 3D-printtechnologie besparen aanzienlijk gewicht en garanderen toch sterkte. Dit verhoogt het draagvermogen en de vliegafstand van het vliegtuig, naast het brandstofverbruik.
Niettemin zijn er ook bepaalde problemen bij het gebruik van 3D-printtechnologie van metaal bij de productie van vliegtuigen voor de burgerluchtvaart. Allereerst beperkt de wat trage printsnelheid de toepasbaarheid van massaproductie. Hoewel de printsnelheid steeds beter wordt naarmate de technologie zich voortdurend ontwikkelt, zijn er nog steeds meer optimalisaties en verbeteringen nodig. Ten tweede is een cruciaal probleem ook de beperking van de materiële keuze. Hoewel metalen materialen zoals titaniumlegeringen en aluminiumlegeringen momenteel op grote schaal worden gebruikt bij 3D-printen, zijn er nog steeds meer nieuwe materialen met hoge sterkte, grote corrosieweerstand en hoge hittebestendigheid nodig om aan de specifieke behoeften van de vliegtuigbouw in de burgerluchtvaart te voldoen.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-additive-manufacturing-of-titanium.html