1. Hiện trạng ứng dụng công nghệ in 3D kim loại trên máy bay
Công nghệ in 3D kim loại được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp máy bay để sản xuất các bộ phận quan trọng như động cơ, buồng đốt và cánh tuabin. Ví dụ, động cơ dầu hỏa oxy lỏng bơm điện bu lông kim đầu tiên được sản xuất trong nước sử dụng công nghệ in 3D là động cơ tên lửa lỏng "Thunder{2}}" của Deep Blue Aerospace. Phạm vi điều chỉnh lực đẩy của nó là 50% -110%; lực đẩy chân không tối đa của nó là 50kN. Hơn nữa, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất và thời gian giao hàng, SpaceX đã sử dụng rộng rãi các bộ phận in 3D trong động cơ tên lửa Falcon 9 và SuperDraco, với độ bền, độ dẻo và khả năng chống gãy tuyệt vời.
2. Ý tưởng và lợi ích của công nghệ in đa vật liệu ba chiều
Phương pháp sản xuất tiên tiến được gọi là in 3D đa vật liệu cho phép in tổng hợp nhiều vật liệu. Nó cho phép tích hợp nhiều vật liệu trong một thành phần duy nhất, từ đó tạo ra các sản phẩm có kết cấu phức tạp đáp ứng nhiều mục đích và tiêu chí hiệu suất, đồng thời thách thức các kỹ thuật sản xuất thông thường. Công nghệ này mang lại nhiều cơ hội hơn để tạo ra các thành phần chức năng cụ thể với hiệu suất tốt hơn.
Công nghệ in 3D đa vật liệu chủ yếu phản ánh các tính năng sau trong lĩnh vực hàng không vũ trụ:
Sự thay đổi trong thiết kế: Kỹ thuật xếp chồng của in 3D cho phép các nhà thiết kế xây dựng các dạng hình học phức tạp, do đó tăng tính linh hoạt sáng tạo của họ. Các nhà thiết kế có thể thực hiện việc kết hợp nhiều vật liệu trong cùng một mẫu bằng cách sử dụng tính năng in đa vật liệu để đáp ứng các tiêu chí về chức năng và hiệu suất khác nhau.
Kỹ thuật in 3D đa vật liệu có thể xử lý kim loại chịu lửa và gốm sứ hiệu suất cao cùng với các vật liệu bột gốm và kim loại khác. Điều này cung cấp các phương tiện để tạo ra các cấu trúc composite bằng gốm kim loại với các đặc tính vật lý và hóa học đa dạng.
Công nghệ in 3D đa vật liệu có thể tận dụng ưu điểm cấu trúc phức tạp của in 3D để tạo ra vật liệu composite và các hạng mục có cấu trúc phức tạp mà phương pháp thông thường không thể sản xuất được.
Công nghệ in 3D đa vật liệu có thể cung cấp khả năng đúc tích hợp các thành phần cấu trúc vật liệu kép, do đó tránh được các vấn đề phát sinh từ việc lắp ráp nhiều thành phần trong các quy trình thông thường và do đó giúp cải thiện hiệu suất chung và độ tin cậy của cấu trúc vật liệu kép.
3. Các trường hợp ứng dụng công nghệ in 3D đa vật liệu trong lĩnh vực hàng không vũ trụ: Các bộ phận động cơ Các bộ phận của động cơ hàng không vũ trụ bao gồm cánh tuabin, buồng đốt, v.v. đã được sản xuất một cách hiệu quả bằng công nghệ in 3D kim loại. Việc in bằng nhiều vật liệu cho phép giảm trọng lượng đáng kể trong khi vẫn đảm bảo cấu trúc bên ngoài và độ bền chung, từ đó tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu và hiệu suất của máy bay. Ví dụ: bằng cách sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp lắng đọng năng lượng định hướng DED, NASA đã lắng đọng vật liệu lưỡng kim ở đầu phía sau của buồng đồng GRCop-42, tạo ra khớp nối trục siêu hợp kim sắt niken có độ bền cao cho vòi phun của buồng đẩy tên lửa, do đó đạt được khả năng làm mát liên tục và giải quyết một số thách thức về thiết kế cũng như các vấn đề về giao diện trong thiết kế kết nối bu lông.
Các công ty như Deep Blue Aerospace, SpaceX và Skyroot Aerospace đã sản xuất hiệu quả động cơ tên lửa bằng cách sử dụng công nghệ in 3D. Trong số này, Dhawan-1, Skyroot Aerospace đã phóng động cơ tên lửa đầu tiên sử dụng 100% kim phun nhiên liệu in 3D và thử nghiệm thành công trên phương tiện phóng Vikram I. Công ty đã cắt giảm 50% chất lượng động cơ bằng cách sử dụng công nghệ in 3D, giảm một nửa các thành phần cần thiết để chế tạo và giảm 80% thời gian giao hàng sản xuất.
Quy trình PEP (Đùn bột) do Sublimation 3D phát triển là công nghệ in 3D gián tiếp sáng tạo dành cho kim loại/gốm sứ, không còn bị giới hạn trong việc sản xuất một vật liệu duy nhất và đáp ứng rất nhiều nhu cầu của các sản phẩm in tổng hợp phức tạp. Công nghệ này đạt được khả năng in tổng hợp của một số vật liệu bằng cách sử dụng máy in 3D vòi phun kép độc lập có thể in đồng thời hoặc luân phiên các vật liệu kim loại và gốm. Trong sự phát triển và sản xuất nhanh chóng các vật liệu đa kim loại/gốm, vật liệu composite kim loại/gốm và các sản phẩm của chúng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, công nghệ này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-conformal-cooling-mold.html