航空機における3D印刷 - 構造用プラスチックおよび金属

 

この記事では、Boeing Chinookヘリコプターには3Dプリンタで印刷された部品も含まれています。

 

今日では、本格的な操作プロトタイプや航空機技術のシリアルモデルを作成する際に、3D印刷についてお話したいと思います。 Stratasysはもはやこの分野の独占企業ではなく、他の生産者は価格対品質の面でそれに追いついています。

 

プロパティ

 

構造的および超構造的と呼ばれるプラスチックは、熱および冷たい化学的に活性な媒体および荷重に対して耐性がある。

 

ポリカーボネートフィラメント

 

ポリカーボネートは、ABSよりも温度耐性に優れており、酸には溶解しません。 紫外線や石油製品によって破壊されます。

 

 

ABSとPCの混合

 

米国空軍のMQ-3無人軍用機の9Dで印刷されたトレーニングレプリカ。

 

合金PCおよびABSはよく着色され、研磨され、-50℃まで耐久性がある。

 

ポリアミド

 

無人Airbus Thor、4メーター、21 kg。

 

プロパティのテーブル：

 

耐摩耗性材料は、歯車などの機構の可動部分を印刷するのに適している。  

 

高温超構造プラスチック

 

上記の材料は、通常の3Dプリンタに印刷されています。 超コンストラクティブプラスチックは、より多くの耐摩耗性および耐熱性の押出機および作業室の一定の加熱を必要とする。

 

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Roboze Carbon-PEEKの素材からの羽根。 ARGO 500で製作されました。

 

PEEK（ポリエーテルエーテルケトン）の部品は、250までの温度で短時間300まで動作させます。 主な欠点はコストです。

 

PEI

 

 

エアバスは、A350 XWB航空機にPEIコンポーネントを使用しています。

 

ポリエーテルイミドは、SABICによってUltemの商品名で製造されている。 特性によると、PEIはPEEKよりも劣っていますが、価格が非常に高くなります。 Ultemブランドの1010と9085は、Stratasysの主要原材料であり、プロトタイプの機械部品を3Dで印刷しています。 PEI部品の質量は、機械的強度の同様のアルミニウム部品の質量よりも小さい。 Stratasysのテストに従って、217摂氏までの仕様、213までの操作。

 

 

PPSF（PPSU）

 

電動機Eviation Aircraftの製造元は、プロトタイピングから生産までのすべてに3D印刷を使用しています。

 

ポリフェニルスルホンは、低温および高温に対する耐性、積極的な化学および耐性に対する耐性も併せ持つ。 この材料は、航空宇宙用途向けに認定されています。

 

PSU

 

PSUから3Dプリンタで印刷されたBoeing Chinookヘリコプターのアイテム。  

 

PCよりも耐性が低いが、試薬や加水分解には耐性がある。

沸騰水中で強度特性を保持します。 電流を流さず、有毒物質を蒸発させず、臭いがなく、燃焼をサポートしません。 175℃までその特性を失うことはありません。 コストはPPSUより約XNUMX分のXNUMX低くなっています。

 

金属

航空機エンジンのタービンのブレード。

 

金属の3D印刷物は、鋳造によって得られた強度を超える。 金属による3D印刷は、従来の方法を使用するよりもずっと安価に1つのコピーで複雑な金属部品を得ることを可能にする。

 

ケース

 

GE 多くの印刷部品を含む航空機エンジンAdvanced Turbopropを経験しました。

エンジンは45キログラムになり、燃費は20％増加し、パワーが10％増加しました。

 

ユナイテッドアライアンス、アトラスVとデルタIVロケット打ち上げ機はミサイル設計でULTEM 9085を使用しています。

操作範囲 - 60から107摂氏まで。 材料は、部品の数を減少させた空気システムの空気ダクトに使用さ140 16までで、ほぼ10倍、57％減少生産コスト。

 

Stratasys Direct Manufacturing モータユニット 米航空宇宙局（NASA） 衛星システムのアンテナアレイの3D印刷をサポートします。 ULTEM 9085は、アルミニウムの強度に匹敵する強度を、はるかに低い質量で選択されています。

 

 

VIAM

2015の早い段階で、この研究所の専門家は、パースペクティブエンジンPD-14のフロントエンド燃焼室装置用のスワーラを作成しました。 それ以来、200以上のスワラーが印刷されています。

 

 

VIAMは、無人機用に設計された小型のガスタービンエンジン（MGTD）のサンプルを製造しました。

 

 

エンジンはSLM技術を用いて印刷された。 原料として粉末状の金属材料を用いた。 この技術は、最大30回の生産をスピードアップします。

MGTSはテストベンチでテストされました。

 

 

JSC "ODK-Klimov"

プロスペクティブヘリコプター（MPE）エンジンを開発し、金属や高分子構造材料で3D印刷を最大限に活用します。 デモンストレーションサンプルのプレゼンテーションは、2021に、開発の終わりである2025に約束されています。

 

JSC "ODK-Klimov"アセンブリショップ、9月2016。 写真：bmpd.livejournal

 

エンジン質量は、15％だけ減少し、既存のアナログと比較して30％での運転におけるコスト削減が期待される。

 

CIAM

3D印刷サンプルがうまくそのような超音速ノズルのような種々のエンジン部品を、試験し、1,3マッハで算出された速度のみ36時間を印刷しました。

内部冷却チャネルを有するタービンブレード - 添加剤技術の使用は、より高い精度と固体のような複雑な内部形状を有する要素を作成する能力を提供します。

 

aviation21.ruの写真

 

機器

 

プリンタ装置エンジニアリングプラスチックは、一般的に300について、上記摂氏300 450とに二つのグループ、印刷温度に分けることができます。

 

Intamsys

 

FunmatとFunmat Proは、PLAとABSからナイロンと複合材料まで、すべての普通のプラスチックを印刷します。 Funmat HTとFunmat Pro HTは、PEEK、PPSU、Ultemなどの耐火構造用プラスチック用に設計されています。

 

Intamsys FUNMATとFUNMAT HT

作業室は、260 mmの面を有する立方体であり、層の厚さは50μmであり、ノズルの直径は0,4 mmである。

押出機モデルの温度が若い - それぞれアップ280°C、モデルHT、 - - 150°C、セクションに450と160は、Cを° また、90度までのHTバージョンでは、カメラの全容積が加熱されます。

 

Intamsys FUNMAT PRO、FUNMAT PRO HT

FunmatシリーズPROは、カメラのサイズが異なります.450 x 450 x 600 mm。

他の特性も同様です。

 

Sinterit

 

Sinterit Lisa

 

 

PA12ナイロンとflexaブラック素材からプリントします。 印刷PA12の最大サイズ：90h110h130ミリメートルそれぞれ110h130h150ミリFLEXAブラック、0,4ミリメートルの部分の壁の厚さ。

 

Sinterit PA12

 

構造用ナイロンの1つであるポリアミド12は、摂氏173-180までの温度に耐えることができます。

 

DWS

DWSは、DWS XFAB 3HDを含むフォトポリマーの印刷用ステレオリソグラフィ2500Dプリンタを製造しています。

 

DWS XFAB 2500HD

 

プリンタの作業チャンバは、直径が180 mmの円筒です。 10ミクロンからレイヤーを印刷します。

この技術により、複雑な内部構造を持つサンプルを非常に高い精度で印刷することができます。 これがSLAの主な利点です。

 

所見

 

航空業界における添加剤技術は大幅に両方のコストを削減し、プロトタイプと機能部品の作成において重要な役割を果たしています。

 

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