Trong số một số trường hợp sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong sản xuất máy bay hàng không dân dụng, việc chế tạo các bộ phận là trường hợp quan trọng nhất. Ví dụ: Boom Supersonic đã ra mắt máy bay chở khách siêu âm XB-1 vào cuối năm 2020. Máy bay này có thể bay với tốc độ tương tự như máy bay Concorde. Việc tận dụng tối đa các bộ phận in 3D của chiếc máy bay này là một trong những yếu tố chính thu hút nhiều sự chú ý trong lĩnh vực này. Máy hoàn chỉnh chạy trên các bộ phận hợp kim titan được in 21 3D, tất cả đều được sản xuất bằng máy in kim loại sapphire Velo3D và được áp dụng cho động cơ cũng như hệ thống kiểm soát môi trường. Chương trình này không chỉ tăng hiệu suất máy bay mà còn rút ngắn đáng kể chu trình sản xuất và giảm chi phí.
Trong một trường hợp khác, Airbus đã hợp tác với Stratasys từ năm 2013 để sử dụng rộng rãi vật liệu polymer để chế tạo các bộ phận trên máy bay A350XWB, nhờ đó đạt được một đơn vị lắp đặt duy nhất gồm hơn 500 chiếc. Trong số một số hệ thống trên tàu, các bộ phận này bao gồm ống dẫn, kẹp cáp, vỏ và các kết cấu khác. Hơn nữa, việc thay thế rèm cửa cabin bằng công nghệ FDM và vật liệu ULTRAM 9085 cho A350XWB, hãng hiện có linh kiện máy bay in 3D lớn nhất với số hiệu 1140720240, là Qatar Airways. Trong khi công nghệ in 3D kim loại được áp dụng rộng rãi trên máy bay Airbus thì đây là trường hợp ứng dụng của vật liệu polymer. Ví dụ, Tập đoàn Liebherr đã sản xuất giá đỡ thiết bị hạ cánh bằng hợp kim titan in 3D cho máy bay A350 XWB và đường ống thủy lực tích hợp bằng hợp kim titan cho Airbus A380 sử dụng công nghệ SLM.
Trong sản xuất động cơ, công nghệ in 3D kim loại cũng thực hiện rất tốt. Là một công ty con của Rolls Royce đến từ Tây Ban Nha, ITP Aero đã sản xuất UltraFan mới sử dụng công nghệ in 3D ® Vỏ ổ trục đuôi của động cơ (TBH) là một trong những cấu trúc chính của nó. Máy bay và động cơ sẽ được kết nối bởi bộ phận này. ITP Aero khẳng định chỉ sử dụng một lượng nhỏ bột và tiết kiệm 25% vật liệu, in 3D cho phép tạo ra các bộ phận có dạng hình học phức tạp. Kỹ thuật sản xuất này không chỉ làm giảm lượng khí thải carbon trong suốt quá trình sản xuất mà còn nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của các bộ phận, từ đó mang lại lợi ích cho môi trường.
Sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp, công ty hàng không vũ trụ và quốc phòng Thụy Điển Saab đã bắt đầu sản xuất các bộ phận bên trong cho máy bay chiến đấu của mình. Công ty đã thực hiện chuyến bay thử nghiệm đầu tiên của bộ phận in 3D - một cửa sập bằng nylon được thiết kế để tồn tại trong môi trường bên ngoài. Saab cũng đang nghiên cứu việc sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong sản xuất máy bay, đặc biệt là tìm kiếm vật liệu bền hơn và phát triển hệ thống in 3D di động để đưa nó đến nhiều cơ sở khác nhau, ngay cả khi đây là ứng dụng của vật liệu nylon.
Với kích thước 455x295x805mm, Tập đoàn Safran đã hợp tác với SLM Solutions để tạo ra bộ phận càng đáp phía trước cho máy bay phản lực thương gia. Đây là công ty đầu tiên trên thế giới in 3D các bộ phận máy bay cỡ lớn như vậy bằng công nghệ SLM. Nghiên cứu này nhằm mục đích chỉ ra rằng công nghệ in 3D SLM có thể tạo ra các thành phần quan trọng và có tính khả thi. Thông thường, ba bộ phận rèn và gia công năm trục lắp ráp các bộ phận của thiết bị hạ cánh truyền thống. Các thành phần phải được xây dựng lại để phù hợp với đặc điểm quy trình của từng lớp in 3D. Điều này không chỉ tiết kiệm toàn bộ thời gian của quá trình sản xuất mà còn tích hợp ba bộ phận ban đầu thành một, do đó giảm trọng lượng khoảng 15%.
28 3Các bộ phận bằng hợp kim titan in chữ D, lần lượt được gắn vào cổng lên máy bay, cổng dịch vụ, cửa chở hàng phía trước và phía sau của thân máy bay phía trước và giữa phía sau, cũng bao gồm chuyến bay đầu tiên của máy bay cỡ lớn nội địa C919. Việc sản xuất các bộ phận này không chỉ nâng cao hiệu suất máy bay mà còn giảm đáng kể thời gian và chi phí sản xuất.
Sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong chế tạo máy bay hàng không dân dụng đã mang lại nhiều lợi ích khác nhau. Trước hết, nó có thể nhanh chóng tạo ra các bộ phận có cấu trúc phức tạp, từ đó nâng cao hiệu quả sản xuất. Sản xuất linh kiện thông thường sử dụng nhiều vật liệu và yêu cầu xử lý phức tạp. Bột kim loại chính xác có thể được phun và nấu chảy thành từng lớp bằng công nghệ in 3D, xây dựng từng lớp các cấu trúc thành phần phức tạp, do đó giảm lãng phí vật liệu và tiêu thụ năng lượng.
Thứ hai, có thể đạt được thiết kế tối ưu thành phần nhờ công nghệ in 3D kim loại. Các hình dạng hình học phức tạp có thể được tạo ra bằng công nghệ in 3D, một quá trình đầy thách thức đối với các kỹ thuật sản xuất thông thường. Ví dụ, để tối đa hóa việc phun nhiên liệu, hãy tạo các kênh nhỏ bên trong vòi phun nhiên liệu hoặc in các cấu trúc phức tạp bên trong buồng đốt để nâng cao hiệu suất đốt cháy. Ngoài việc nâng cao hiệu suất của các bộ phận, những thiết kế cải tiến này còn giảm mức tiêu thụ nhiên liệu và chất ô nhiễm của máy bay.
Khả thi hơn nữa với công nghệ in 3D kim loại là thiết kế gọn nhẹ. Cải thiện hiệu suất máy bay trong sản xuất máy bay hàng không dân dụng phụ thuộc chủ yếu vào trọng lượng nhẹ. Các bộ phận nhẹ với hình dạng phức tạp được sản xuất bằng công nghệ in 3D giúp giảm đáng kể trọng lượng nhưng vẫn đảm bảo độ bền. Điều này làm tăng khả năng chịu tải và khoảng cách bay của máy bay bên cạnh khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
Tuy nhiên, cũng có những khó khăn nhất định khi sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong sản xuất máy bay hàng không dân dụng. Trước hết, tốc độ in hơi chậm đã hạn chế khả năng ứng dụng sản xuất hàng loạt. Mặc dù tốc độ in ngày càng tốt hơn khi công nghệ phát triển không ngừng nhưng vẫn cần phải tối ưu hóa và nâng cao hơn nữa. Thứ hai, một vấn đề quan trọng cũng là hạn chế trong việc lựa chọn vật liệu. Mặc dù hiện nay các vật liệu kim loại như hợp kim titan và hợp kim nhôm đã được sử dụng rộng rãi trong in 3D, nhưng vẫn cần thêm nhiều vật liệu mới có độ bền cao, khả năng chống ăn mòn lớn và khả năng chịu nhiệt cao để đáp ứng các nhu cầu cụ thể của sản xuất máy bay hàng không dân dụng.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-additive-manufacturing-of-titanium.html