Impresión 3D en aviación - plásticos estructurales y metales
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Impresión 3D en aviación - plásticos estructurales y metales

Impresión 3D en aviación - plásticos estructurales y metales

 

En este artículo: el helicóptero Boeing Chinook también tiene partes impresas con una impresora 3D.

 

Hoy queremos hablar acerca de la impresión 3D al crear prototipos operativos en toda regla y modelos en serie de tecnología aeronáutica. Stratasys ya no es un monopolista en este campo, otros productores lo están alcanzando en términos de relación precio-calidad.

 

Propiedades

 

Los plásticos llamados estructurales y superestructurales son resistentes al calor y al frío, medios y cargas químicamente activos.

 

Filamentos de policarbonato

 

El policarbonato es más resistente a los efectos de la temperatura que el ABS, y no es soluble en ácidos. Destruido por productos ultravioletas y petroleros.

 

 

Mezcla de ABS y PC

 

Réplica de entrenamiento impreso 3D de la aeronave militar no tripulada MQ-9 de la Fuerza Aérea de los EE. UU.

 

Las PC y el ABS de aleación están bien coloreados y pulidos, duraderos a -50 ° C.

 

Poliamidas

 

Sin tripulación Airbus Thor, medidor 4, 21 kg.

 

Tabla de propiedades:

 

Material resistente a la abrasión, adecuado para imprimir partes móviles de mecanismos, como engranajes.

 

Plásticos superestructurales de alta temperatura

 

Los materiales descritos anteriormente están impresos en impresoras ordinarias 3D. Los plásticos superconstructivos requieren más extrusoras resistentes al desgaste y resistentes al calor y un calentamiento constante de la cámara de trabajo.

 

OJEADA

 

 

 

Ala del material Roboze Carbon-PEEK. Producido en ARGO 500.

 

Las piezas de PEEK, polieteretercetona, se operan a temperaturas de hasta 250 grados Celsius, brevemente hasta 300. La principal desventaja es el costo.

 

PEI

 

 

Airbus usa componentes PEI en su avión A350 XWB.

 

La polieterimida es producida bajo la marca Ultem por SABIC. Según las características, PEI es inferior a PEEK, pero gana mucho en precio. Las marcas 1010 y 9085 de Ultem son las principales materias primas de Stratasys con impresión 3D de piezas mecánicas de prototipos en funcionamiento. La masa de las partes de PEI es menor que la masa de partes de aluminio de resistencia mecánica similares. Funcionamiento - hasta 217 Celsius en las especificaciones, 213 - de acuerdo con las pruebas de Stratasys.

 

 

PPSF (PPSU)

 

El fabricante de aeronaves eléctricas Eviation Aircraft utiliza la impresión 3D para todo, desde la creación de prototipos hasta la producción.

 

La polifenilsulfona también combina resistencia a temperaturas bajas y altas, resistencia a la química y fuerza agresivas. El material está certificado para aplicaciones aeroespaciales.

 

PSU

 

Un artículo de un helicóptero Boeing Chinook impreso en una impresora 3D de la fuente de alimentación.  

 

Menos resistente que PC, pero resistente a reactivos e hidrólisis.

Conserva las características de resistencia en agua hirviendo. No conduce una corriente, no evapora sustancias tóxicas, no huele, no soporta la combustión. No pierde propiedades hasta 175 grados Celsius. El costo es más bajo que el de PPSU, alrededor de un tercio.

 

Metales

Cuchillas de turbinas de motores de aviones.

 

Los productos impresos con 3D fuera del metal exceden la fuerza obtenida por fundición. La impresión 3D con metal hace posible obtener partes metálicas complejas en una copia mucho más económica que con los métodos tradicionales.

 

Casos

 

GE experimentó el motor de avión Advanced Turboprop, que incluía muchas partes impresas.

El motor se convirtió en 45 kilogramo más ligero, la eficiencia del combustible aumentó en 20%, lo que dio un aumento del diez por ciento en la potencia.

 

United Launch AllianceLos lanzadores de cohetes Atlas V y Delta IV utilizan ULTEM 9085 en diseños de misiles.

Rango de operación: desde menos 60 hasta más 107 grados Celsius. El material se utiliza en los conductos del sistema de aire, que redujo el número de piezas en casi diez veces, de 140 a 16, y los costos de producción disminuyeron en 57%.

Impresión 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

 

Stratasys Direct Manufacturing y unidad motora NASA Produzca un soporte de impresión 3D para matrices de antenas de sistemas satelitales. ULTEM 9085 se elige por su resistencia, comparable con la resistencia del aluminio, a una masa mucho más baja.

 

Impresión 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

 

VIAM

Ya en 2015, los especialistas de este instituto crearon un swirler para el dispositivo de cámara frontal de combustión del motor de perspectiva PD-14. Desde entonces, se han impreso más de doscientos remolinos.

 

 

VIAM produjo una muestra de un motor de turbina de gas de tamaño pequeño (MGTD) diseñado para drones.

 

 

El motor fue impreso usando tecnología SLM. Como materia prima, se usaron materiales metálicos en polvo. Esta tecnología acelera la producción hasta 30 veces.

MGTS fue probado en un banco de pruebas.

 

 

JSC "ODK-Klimov"

Desarrolla un motor de Helicóptero Prospectivo (MPE), al tiempo que lo convierte en el máximo uso de impresión 3D con metales y materiales estructurales poliméricos. La presentación de la muestra de demostración se promete a 2021 año, el final del desarrollo - a 2025.

 

Taller de ensamblaje de JSC "ODK-Klimov", septiembre 2016. Foto por bmpd.livejournal

 

Se espera que la masa del motor disminuya en un 15% y el ahorro de costes en funcionamiento en 30% en comparación con los análogos existentes.

 

CIAM

Exitosa prueba de muestras impresas con 3D de varias piezas del motor, como una boquilla supersónica, diseñada para velocidad en 1,3 Max, impresa en solo 36 horas.

La aplicación de tecnologías aditivas proporciona una mayor precisión y la capacidad de crear elementos sólidos con una geometría interna compleja, por ejemplo, palas de turbina con canales de refrigeración internos.

 

Foto de aviación21.ru

 

Оборудование

 

El equipo para la impresión de plásticos de ingeniería se puede dividir en dos grupos, con temperaturas de impresión de hasta 300 grados Celsius y más de 300, generalmente alrededor de 450.

 

Intamsys

 

Funmat y Funmat Pro imprimen todos los plásticos ordinarios, desde PLA y ABS hasta nylon y composites. Funmat HT y Funmat Pro HT están diseñados para plásticos estructurales refractarios como PEEK, PPSU y Ultem.

 

Intamsys FUNMAT y FUNMAT HT

La cámara de trabajo es un cubo con una cara en 260 mm, el espesor de la capa es de 50 μm, el diámetro de la boquilla es 0,4 mm.

La temperatura de la extrusora del modelo más joven es hasta 280 ° C, las tablas son hasta 150 ° C, los modelos HT, respectivamente - 450 y 160 ° C. También en la versión HT hasta 90 grados se calienta todo el volumen de la cámara.

 

Intamsys FUNMAT PRO, FUNMAT PRO HT

La serie PRO de Funmat difiere en el tamaño de la cámara: 450 x 450 x 600 mm.

Otras características son similares.

 

Sinterit

 

Sinterit Lisa

 

 

Imprime desde nylon PA12 y material negro flexible. El tamaño máximo de la PA12 de impresión: 90h110h130 mm y 110h130h150 mm flexa Negro, respectivamente, el espesor de pared de las partes del 0,4 mm.

 

Sinterit PA12

 

La poliamida 12, uno de los nylons estructurales, puede soportar temperaturas de hasta 173-180 grados Celsius.

 

DWS

DWS produce impresoras estereolitográficas 3D para imprimir fotopolímeros, incluido DWS XFAB 2500HD.

 

DWS XFAB 2500HD

 

La cámara de trabajo de la impresora es un cilindro con un diámetro de 180 mm. Imprime capas desde 10 micras.

La tecnología le permite imprimir muestras con una estructura interna compleja con una precisión muy alta. Esta es la principal ventaja de SLA.

 

Hallazgos

 

Las tecnologías de adición en la industria de la aviación juegan un papel importante en la creación de prototipos y detalles funcionales, lo que reduce significativamente el costo de ambos.

 

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