1 Tình hình tiêu thụ năng lượng trong sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ
Nhiều kết nối, bao gồm sản xuất nguyên liệu thô, xử lý linh kiện, vận chuyển và phóng, về cơ bản mô tả mức tiêu thụ năng lượng trong quy trình sản xuất các bộ phận hàng không. Trước hết, việc sản xuất nguyên liệu thô - đặc biệt là hợp kim hiệu suất cao - đòi hỏi mức sử dụng năng lượng lớn. Thứ hai, rất nhiều năng lượng điện và nhiệt cũng cần thiết trong các hoạt động gia công các bộ phận bao gồm cắt, mài, xử lý nhiệt, v.v. Ngoài ra, các yếu tố quan trọng của việc tiêu thụ năng lượng là các giai đoạn vận chuyển và phóng của các phương tiện hàng không vũ trụ, bao gồm cả việc tiêu thụ nhiên liệu đẩy và năng lượng cần thiết cho việc phóng tên lửa. Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, giai đoạn vận hành của vệ tinh - bao gồm bảo trì, liên lạc và các hoạt động khác - cũng phụ thuộc vào nguồn cung cấp năng lượng liên tục.
Việc sử dụng năng lượng này làm trầm trọng thêm tải trọng môi trường bên cạnh việc tăng chi phí công nghiệp. Nhiều khi tạo ra khối lượng rác thải và khí thải đáng kể, kỹ thuật sản xuất truyền thống ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường. Do đó, vấn đề then chốt mà ngành phải đối mặt hiện nay là làm thế nào để giảm ô nhiễm môi trường và tiêu thụ năng lượng trong khi vẫn duy trì chất lượng của các bộ phận hàng không vũ trụ.
2 Sử dụng công nghệ in 3D kim loại trong sản xuất linh kiện hàng không vũ trụ
Nhờ những lợi ích đặc biệt của nó, công nghệ in 3D kim loại - một kỹ thuật sản xuất bồi đắp tiên tiến - đã được áp dụng rộng rãi trong sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ. Bằng cách xếp chồng bột kim loại hoặc dây từng lớp, công nghệ in 3D kim loại có thể trực tiếp tạo ra các vật phẩm có thiết kế hình học phức tạp và yêu cầu hiệu suất cao mà không cần sử dụng khuôn và phụ kiện thông thường.
Công nghệ in 3D kim loại có thể đạt được thiết kế nhẹ của các bộ phận bằng cách tối ưu hóa cấu trúc của các bộ phận, do đó giảm mức sử dụng vật liệu không cần thiết và do đó giảm trọng lượng bộ phận cũng như mức tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, thông qua công nghệ in 3D kim loại, các bộ phận thiết yếu như cánh động cơ và giá đỡ cánh trên máy bay có thể được chế tạo phức tạp hơn về hình dạng và trọng lượng nhẹ hơn, do đó nâng cao hiệu quả chuyến bay và tiết kiệm nhiên liệu.
Công nghệ in 3D kim loại giúp giảm lãng phí vật liệu và trợ cấp gia công bằng cách sản xuất các mặt hàng bằng cách sử dụng phương pháp xếp chồng từng lớp, do đó cho phép tạo ra hình dạng gần như lưới. Công nghệ in 3D kim loại có thể cắt giảm đáng kể mức tiêu thụ nguyên liệu thô và chi phí sản xuất so với các kỹ thuật sản xuất thông thường nhờ tỷ lệ sử dụng vật liệu tăng lên.
Công nghệ in 3D kim loại có thể nhanh chóng tạo ra các bộ phận có dạng hình học phức tạp mà không cần khuôn mẫu thông thường và chuẩn bị dụng cụ, do đó giảm chu kỳ sản xuất và nâng cao hiệu quả sản xuất. Đối với ngành máy bay phản ứng nhanh và sản xuất phù hợp, điều này cực kỳ quan trọng.
Chất lượng cơ học và nhiệt tuyệt vời - chẳng hạn như độ bền cao, độ bền cao, khả năng chống ăn mòn cao, v.v. - có thể được sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại trên các bộ phận. Từ các bộ phận động cơ, bộ trao đổi nhiệt đến các bộ phận kết cấu, những mặt hàng hiệu suất cao này được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp máy bay. Khả năng của công nghệ in 3D kim loại trong việc sử dụng năng lượng thấp hơn
Ngoài việc tăng hiệu quả sản xuất và chất lượng bộ phận, công nghệ in 3D kim loại còn mang lại tiềm năng lớn để giảm mức tiêu thụ năng lượng và tác động đến môi trường trong sản xuất các bộ phận hàng không vũ trụ.
Công nghệ in 3D kim loại có thể giúp tối ưu hóa cấu trúc thành phần, do đó giảm thiểu việc sử dụng vật liệu không cần thiết cũng như trọng lượng bộ phận và mức tiêu thụ năng lượng. Ví dụ, các hình dạng phức tạp hơn và trọng lượng nhẹ hơn nhờ công nghệ in 3D kim loại giúp các cánh động cơ hàng không cải thiện hiệu suất bay và tiết kiệm nhiên liệu.
Công nghệ in 3D kim loại tạo ra các sản phẩm bằng cách sử dụng kỹ thuật xếp chồng từng lớp, do đó tạo ra hình dạng gần như dạng lưới, giảm thiểu lãng phí vật liệu và cho phép gia công. Cùng với việc giảm mức sử dụng nguyên liệu thô, điều này còn làm giảm việc sử dụng năng lượng và khí thải trong quá trình xử lý.
Công nghệ in 3D kim loại có thể nhanh chóng tạo ra các bộ phận có dạng hình học phức tạp mà không cần khuôn mẫu thông thường và chuẩn bị dụng cụ, do đó rút ngắn chu kỳ sản xuất và giảm mức tiêu thụ năng lượng cũng như chi phí trong quá trình sản xuất.
Sản xuất xanh hàng không vũ trụ có thể được thúc đẩy bằng cách kết hợp vật liệu carbon thấp và năng lượng tái tạo với công nghệ in 3D kim loại. Ví dụ, đối với thiết bị in 3D kim loại, việc chạy thiết bị trên các vật liệu có hàm lượng carbon thấp làm vật liệu in và các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời hoặc năng lượng gió sẽ làm giảm đáng kể lượng khí thải carbon và mức sử dụng năng lượng.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-parts-product-by-pbf-technology.html