Nhu cầu của ngành hàng không vũ trụ về độ chính xác, hiệu suất và thiết kế nhẹ của các bộ phận đang tăng dần theo sự phát triển nhanh chóng của công nghệ. Các thành phần có độ chính xác cao và hình thức phức tạp đôi khi thách thức năng lực của kỹ thuật sản xuất truyền thống. Sự phát triển của công nghệ in 3D kim loại đã tạo ra một lộ trình mới cho việc sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ theo yêu cầu riêng.
Bằng cách xếp chồng từng lớp các thành phần kim loại, in 3D kim loại - còn gọi là sản xuất phụ gia kim loại - tạo ra các bộ phận và bộ phận kim loại phức tạp. Ngoài việc chuyển đổi các kỹ thuật sản xuất thông thường, công nghệ này còn thúc đẩy đáng kể lĩnh vực hàng không vũ trụ. In 3D kim loại tạo ra một lớp kim loại rắn bằng cách làm tan chảy bột kim loại theo phác thảo mô hình được thiết kế sẵn bằng cách sử dụng các nguồn năng lượng bao gồm tia laser hoặc chùm tia điện tử. Sau đó, giường sản xuất được hạ xuống một lớp, phủ bột kim loại mới và quy trình trên được lặp lại cho đến khi toàn bộ vật thể được chế tạo. Trong khi tiết kiệm tài nguyên và giảm chất thải, phương pháp này có thể tạo ra các dạng hình học phức tạp và cấu trúc nội thất.
Công nghệ in 3D kim loại có ứng dụng đặc biệt rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ. Các tiêu chí về tính năng và an toàn của động cơ máy bay khá khắt khe vì chúng là “trái tim” của máy bay. Trong khi việc kết hợp công nghệ in 3D kim loại về cơ bản giảm thiểu các liên kết không cần thiết và giúp các kỹ sư tối đa hóa thiết kế động cơ, từ đó nâng cao hiệu suất linh kiện, kỹ thuật sản xuất truyền thống cần có quy trình gia công và lắp ráp chính xác ở mức độ cao. Ví dụ, động cơ phản lực siêu nhỏ được sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại không chỉ nhẹ hơn về trọng lượng mà còn được thiết kế và in để có khả năng tự hỗ trợ hoàn toàn, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong thiết kế sản xuất bồi đắp.
Hơn nữa, công dụng khá quan trọng của công nghệ in 3D kim loại trong ngành hàng không vũ trụ là thiết kế gọn nhẹ. Trọng lượng nhẹ tốt giúp máy bay hoạt động hiệu quả hơn và hoạt động như mong đợi. Với lợi ích trong việc tối đa hóa cấu trúc in ấn và nâng cao tính chất vật liệu, in 3D kim loại có thể thực hiện hiệu quả thiết kế nhẹ của các bộ phận hàng không. Chẳng hạn, rất nhiều bộ phận được sản xuất bằng công nghệ in 3D được sử dụng trên máy bay C919, không chỉ có độ bền tốt hơn mà còn có trọng lượng nhẹ hơn, góp phần đáng kể vào việc nâng cao hiệu suất chung của máy bay.
Ngoài thiết kế trọng lượng nhẹ, công nghệ in 3D kim loại còn có thể thực hiện việc sản xuất các bộ phận hàng không theo yêu cầu. Các bộ phận tùy chỉnh được tìm kiếm nhiều trong lĩnh vực hàng không vũ trụ và các kỹ thuật sản xuất thông thường đôi khi không đáp ứng được những nhu cầu này. Tùy chỉnh công nghệ in 3D kim loại để sản xuất dựa trên các nhu cầu khác nhau giúp đáp ứng nhu cầu cụ thể của các hạng mục máy bay. Ví dụ: vật liệu Hi Tech CF được gia cố bằng sợi carbon được chọn bằng công nghệ in 3D để sản xuất giá đỡ lưỡi dao cho máy bay trực thăng, do đó mang lại cho giá đỡ lưỡi dao khả năng chịu áp lực bên ngoài mạnh mẽ và khả năng chống mài mòn thông thường do đặc tính độ bền cao của nó.
Việc sản xuất và bảo trì linh kiện nhanh chóng trong ngành máy bay cũng phản ánh việc sử dụng công nghệ in 3D kim loại. Một số bộ phận hàng không có tuổi thọ giới hạn và cần được bảo trì và sửa chữa thường xuyên. Sử dụng hàn hoặc tái sản xuất, các kỹ thuật sửa chữa thông thường tiêu tốn thời gian đáng kể và chi phí sản xuất chung cao. Việc áp dụng công nghệ in 3D kim loại có thể đạt được tốc độ sản xuất linh kiện nhanh chóng và sửa chữa chính xác các khu vực bị hư hỏng, rút ngắn chu trình sửa chữa một cách hiệu quả đồng thời giảm hơn nữa chi phí sản xuất.
Tuy nhiên, công nghệ in 3D kim loại cũng phải đối mặt với một số thách thức. Mặc dù các thành phần được tạo ra bởi công nghệ in 3D hiện nay không thể quá lớn nhưng độ chính xác và hiệu quả tạo hình của các bộ phận kim loại cỡ lớn vẫn phải được phát triển. Hơn nữa, hạn chế sử dụng nó trong một số lĩnh vực là đầu tư thiết bị và chi phí khá cao cho công nghệ in 3D kim loại. Nhưng với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ và việc giảm dần chi phí, người ta tin rằng những vấn đề này sẽ được giải quyết thỏa đáng.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-automobile-headlight-heat.html