Selama bertahun-tahun, aerospace telah terbukti menjadi salah satu aplikasi pencetakan 3D yang tumbuh paling cepat di seluruh dunia. Berbagai varietas, batch kecil, dan struktur kompleks adalah karakteristik produk luar angkasa yang unik. Kebutuhan mendesak untuk pengembangan yang ringan, murah, dan cepat sangat cocok dengan karakteristik pencetakan 3D, seperti tingkat kebebasan yang tinggi dan pencetakan cepat. Beberapa produsen pesawat bahkan dapat memanfaatkan waktu henti yang singkat untuk memperbaiki pesawat mereka, membangun inventaris digital untuk merawat pesawat yang menua, dan menggunakan teknik manufaktur canggih untuk membuat pesawat generasi berikutnya. Misalnya, pesawat besar C919 produksi dalam negeri negara saya dirancang dan diproduksi secara percobaan melalui penerapan sejumlah besar teknologi pencetakan 3D.
Mari kita lihat lebih dalam mengapa industri penerbangan menggunakan pencetakan 3D dan lihat bagaimana keunggulan umum ini dapat digunakan dalam produksi pesawat terbang:
Integrasi bagian
Titik terlemah dalam perakitan bagian adalah tempat perakitannya. Dalam kasus pesawat terbang, kelemahan seperti itu bisa menjadi titik kritis kegagalan yang membahayakan nyawa manusia.
Dengan menggabungkan beberapa komponen suatu bagian ke dalam satu bangunan cetak 3D, jumlah titik perakitan perlu dikurangi. Geometri unik yang dimungkinkan oleh pencetakan 3D dapat mengurangi apa yang biasanya memiliki lusinan atau ratusan bagian menjadi hanya beberapa — atau satu bagian. Tanpa pengelasan, pengelingan, atau pengencang lain yang diperlukan untuk menyatukan bagian-bagian, perakitan tidak hanya berkurang tetapi juga mengurangi potensi titik kegagalan.
Semakin banyak komponen yang dikonsolidasikan, semakin besar penghematannya. Jika beberapa bagian diperbaiki setelah perakitan, ini mungkin merupakan peluang untuk mengintegrasikan desain. Kompleksitas seringkali bebas dalam pembuatan aditif, dan bagian yang paling sukses mengeksploitasi aksioma ini sebanyak mungkin. Manfaat integrasi suku cadang terutama mencakup hal-hal berikut:
Pengurangan perakitan: Ini termasuk pengurangan tenaga kerja, inventaris, jig/alat, dan jejak manufaktur yang didedikasikan untuk produk akhir. Inspeksi perakitan juga berkurang, sangat mengurangi kemungkinan kesalahan perakitan.
Lebih sedikit titik kegagalan: Biaya perawatan jangka panjang berkurang dan inventaris suku cadang dapat dikurangi. Penggantian batch kecil dapat dilakukan dengan cepat dan hemat biaya jika diperlukan.
Pengurangan biaya pengoperasian: Berkat manufaktur aditif, pengoptimalan suku cadang melalui kebebasan desain meningkatkan kinerja produk, memungkinkan peningkatan seperti pengurangan bobot suku cadang dan kinerja termal yang lebih baik.
Lkelas ringan
Untuk peralatan yang digunakan dalam penerbangan, "gram adalah emas", dan setiap kilogram penurunan berat badan dapat menghemat biaya ratusan ribu yuan. Komponen yang lebih ringan berarti lebih sedikit bahan bakar, yang tidak hanya mengurangi jejak karbon saat terbang tetapi juga mengurangi biaya terbang.
Pencetakan 3D terus berinovasi berdasarkan bahan manufaktur tradisional. Di bagian struktural yang sama, formulasi bahan cetak 3D dengan kinerja yang lebih baik digunakan untuk membuat bagian akhir yang lebih ringan. Dikombinasikan dengan struktur ringan seperti integrasi komponen, optimalisasi topologi pencetakan 3D, dan struktur kisi, ini sangat bermanfaat untuk desain pesawat yang ringan, membuatnya lebih padat secara fungsional.
Kebebasan Desain yang Ditingkatkan
Banyak orang yang bekerja di manufaktur aditif suka mengklaim bahwa teknologi ini menawarkan "kebebasan desain" yang hebat karena untuk pertama kalinya, geometri kompleks yang tidak dapat dihasilkan oleh proses manufaktur lain dapat dicapai.
Di masa lalu, komponen dengan desain yang sangat rumit sulit atau sangat mahal untuk diproduksi, atau tidak dapat diproduksi sama sekali. Dengan menggunakan proses pembuatan aditif, bagian logam dua atau tiga dimensi yang sangat kompleks dapat diproduksi dengan cara yang relatif sederhana, dan ini adalah cara yang layak untuk membentuk komponen struktural secara integral yang terdiri dari bagian padat dan jala.
Metode desain seperti pengoptimalan topologi dan desain generatif telah secara efektif membantu pencetakan 3D untuk mengembangkan bentuk baru yang belum pernah terpikirkan sebelumnya. Desain kisi yang rumit ini tidak hanya menghemat berat dengan memasukkan bahan hanya jika diperlukan tetapi juga seringkali lebih kuat dari desain tradisional. Sementara batasan tertentu masih ada dan dapat bervariasi tergantung pada teknik pencetakan 3D dan bahan yang digunakan, batasan ini dalam banyak hal jauh lebih ringan daripada yang terlihat dalam proses pembuatan subtraktif tradisional. Suku cadang pesawat interior dan eksterior baru dapat dirancang untuk menggantikan suku cadang asli yang sudah tua, dan trik desain yang lebih fleksibel untuk menambah fungsionalitas ekstrem.
Iterasi Prototyping Cepat
Nama penggunaan asli pencetakan 3D adalah pembuatan prototipe cepat. Dari ide sketsa hingga desain CAD hingga prototipe pertama—kemudian kedua, ketiga, dan seterusnya—pencetakan 3D mempercepat waktu pemasaran untuk produk baru. Dibutuhkan sekitar setengah tahun dari desain hingga manufaktur hingga pembuatan bilah turbin dengan teknologi tradisional, tetapi dibutuhkan sekitar setengah tahun untuk membuat cetakan. Namun, menggunakan teknologi pencetakan 3D dapat mencapai perputaran dan iterasi yang cepat dalam hitungan hari atau minggu.
Produksi batch kecil
Dalam industri kedirgantaraan, relatif sedikit pesawat yang diproduksi dalam hal produksi total dibandingkan dengan pembuatan mobil atau peralatan listrik.
Produksi bernilai tinggi dan bervolume rendah sangat cocok untuk pencetakan 3D. Sementara banyak proses manufaktur tradisional membutuhkan pembuatan perkakas dan cetakan yang mahal, menciptakan skala ekonomi untuk produksi massal, manufaktur aditif menghilangkan kebutuhan akan cetakan. Satu atau beberapa bagian dapat dibuat sekaligus—termasuk desain berbeda pada pelat rangka yang sama—tanpa biaya pencetakan atau perkakas tambahan.
Titik belok antara manufaktur aditif dan manufaktur tradisional biasanya memerlukan pembuatan ratusan atau ribuan suku cadang sampai teknologi tradisional menjadi lebih hemat biaya, dan meskipun hal ini pada akhirnya dapat mengurangi biaya setiap suku cadang cetakan injeksi menjadi beberapa sen, tidak sampai persimpangan itu intinya, pencetakan 3D akan lebih hemat biaya. Terutama saat menggunakan bahan aplikasi bernilai tinggi, penghematan bahan sangat penting.
Dinventaris digital
Ketika sebuah pesawat mendekati akhir masa pakainya, seringkali dapat diselamatkan dengan mengganti bagian-bagian tertentu agar tetap terbang. Cara konvensional yang dilakukan adalah melalui penggunaan gudang fisik di mana suku cadang disimpan di rak saat dibutuhkan. Dalam kebanyakan kasus, suku cadang ini diproduksi bersamaan dengan suku cadang OEM yang diproduksi seri asli dan dicadangkan untuk kebutuhan penggantian suku cadang yang aus. Tetapi jika kebutuhan itu tidak pernah muncul, mereka tidak hanya membuang waktu dan biaya untuk memproduksinya, tetapi juga bertahun-tahun duduk di rak. Lebih buruk lagi, jika permintaan datang, suku cadang habis, terutama yang sudah tidak diproduksi selamanya - kehilangan sebagian kecil saja bisa membuat pesawat tidak bisa terbang.
Alih-alih menempatkan barang secara fisik di rak, pendekatan inventaris digital menyimpan file desain yang dapat dicetak 3D. Bagian-bagian yang perlu diganti dapat diproduksi di mana saja dan kapan saja dengan menggunakan teknik pencetakan 3D yang sesuai, lagi-lagi tanpa perlu memproduksi cetakan atau perkakas mahal sebelumnya. Daripada menunggu OEM untuk menunda, sehingga mengurangi tekanan pada inventaris fisik, sekaligus memperpanjang umur penerbangan, sehingga tidak akan bisa terbang karena sebagian kecil.
Terbang lebih tinggi dan lebih jauh dengan pencetakan 3D
Produksi pesawat, dari prototipe hingga suku cadang, semakin diuntungkan dengan penggunaan pencetakan 3D dalam rantai pasokan. Produksi terdesentralisasi, kemungkinan desain baru, dan pengurangan waktu, material, dan biaya menyediakan cara baru bagi pesawat untuk tetap terbang tinggi.
Proses manufaktur nilai tambah menggantikan manufaktur tradisional, yang dapat menghemat biaya cetakan dan mencapai pengurangan biaya dan peningkatan efisiensi dalam banyak aspek. Bahan cetak 3D adalah bahan dasar untuk pengembangan teknologi cetak 3D, dan bahan logam, keramik, dan komposit adalah trek yang muncul di bidang pencetakan 3D. Menurut statistik industri yang dirilis oleh Wohlers Associates Inc, dalam industri aplikasi hilir pencetakan 3D, industri otomotif, elektronik konsumen, dan kedirgantaraan memiliki proporsi terbesar, dan logam, keramik, dan material komposit akan menjadi "titik kritis" dari bahan cetak 3D.
Di bawah latar belakang rencana "Made in China 2025", pencetakan 3D telah menjadi jalur utama promosi manufaktur cerdas negara saya, dan ruang angkasa adalah salah satu bidang aplikasi penting dari manufaktur aditif. Saat ini, di bidang kedirgantaraan di dalam dan luar negeri, nomor Mach tinggi dan kemampuan manuver pesawat yang tinggi muncul tanpa henti dan menjadi salah satu tren utama pengembangan kendaraan dirgantara generasi berikutnya. Persyaratan desainnya mengedepankan persyaratan yang lebih tinggi untuk proses desain dan manufaktur. Sebagian besar komponen memiliki karakteristik ukuran besar, bentuk kompleks, dan struktur ganda. Teknologi pencetakan 3D memiliki keunggulan besar dalam pembuatan terintegrasi komponen berukuran besar, pembuatan komponen struktural berbentuk khusus dan kompleks, dan pembuatan komponen struktural yang disesuaikan secara massal.
JR dapat memberi Anda desain, proses pencetakan 3D, pasca-pemrosesan, pemrosesan CNC, dan layanan satu atap lainnya. Saat ini, telah bekerja sama dengan banyak lembaga penelitian ilmiah, universitas, dan perusahaan di bidang aplikasi kedirgantaraan, dan berkomitmen untuk menyediakan solusi menyeluruh untuk pencetakan 3D tidak langsung logam dengan struktur mikro berkinerja tinggi, ringan, dan halus.