Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, hiệu suất và độ tin cậy của các bộ phận là vô cùng quan trọng. Tuy nhiên, việc sử dụng lâu dài trong điều kiện khắc nghiệt có thể khiến một số bộ phận quan trọng bị mòn, gãy hoặc hư hỏng, không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất chung của máy bay mà còn có thể tạo ra rủi ro về an toàn. Các kỹ thuật sửa chữa truyền thống thường tốn kém và tốn thời gian, bao gồm tái sản xuất hoặc hàn. Sự phát triển của công nghệ in 3D kim loại mang lại một cách tiếp cận mới để sửa chữa các bộ phận hàng không vũ trụ, không chỉ đảm bảo hiệu suất gần bằng hoặc thậm chí tốt hơn của các bộ phận được sửa chữa mà còn giảm chi phí và đảm bảo hiệu quả sửa chữa.
Công nghệ in 3D kim loại ứng dụng trong linh kiện hàng không vũ trụ
In 3D kim loại, đôi khi được gọi là sản xuất phụ gia kim loại, là một kỹ thuật tạo ra bột hoặc dây kim loại theo từng lớp để tạo ra các vật thể ba chiều. Công nghệ này cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc sửa chữa bộ phận ngoài việc phù hợp với việc sản xuất bộ phận. Công nghệ sửa chữa in 3D kim loại chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực sau trong lĩnh vực hàng không vũ trụ:
1. Sửa chữa các phần tử kết cấu khó một cách có phương pháp.
Nhiều bộ phận trong ngành hàng không vũ trụ có hình dạng hình học và cấu trúc bên trong phức tạp; kỹ thuật sửa chữa thông thường là thách thức để có được kết quả hoàn hảo. Và công nghệ in 3D kim loại có thể quản lý cẩn thận sự tan chảy và tích tụ của từng lớp bột kim loại, từ đó đạt được khả năng sửa chữa chính xác các cấu trúc phức tạp. Ví dụ, công nghệ in 3D kim loại có thể lấp đầy và khắc phục chính xác các vết nứt nhỏ hoặc vết mòn trên cánh động cơ hàng không, do đó tiết kiệm nhu cầu tái sản xuất toàn bộ lưỡi dao.
2. Cắt giảm chu kỳ sửa chữa và giảm chi phí.
Thường đòi hỏi nhiều thời gian và tiền bạc, các kỹ thuật sửa chữa truyền thống Chẳng hạn, đối với các bộ phận máy bay lớn, có thể phải gửi toàn bộ bộ phận đó về nhà sản xuất để sửa chữa, việc này không chỉ tốn kém mà còn mất thời gian. Hơn nữa, công nghệ in 3D kim loại giúp giảm đáng kể chu kỳ sửa chữa bằng cách cho phép sửa chữa nhanh tại chỗ hoặc tại cơ sở sửa chữa. Đồng thời với điều này là giảm chất thải nhờ kiểm soát chính xác mức tiêu thụ vật liệu của công nghệ in 3D kim loại, do đó cắt giảm chi phí bảo trì.
3. Làm cho các hạng mục được sửa chữa hoạt động tốt hơn.
Bằng phương pháp thiết kế cấu trúc và tối ưu hóa vật liệu sửa chữa, công nghệ in 3D kim loại không chỉ đảm bảo phục hồi chính xác các bộ phận mà còn cải thiện hiệu suất của chúng. Ví dụ, đảm bảo rằng các bộ phận được xây dựng lại có chất lượng cơ học tốt và khả năng chống ăn mòn bằng cách chọn bột kim loại và cài đặt in phù hợp. Hơn nữa, thiết kế nhẹ của các bộ phận nhờ công nghệ in 3D kim loại có thể giúp máy bay hoạt động tốt hơn nữa.
Công nghệ sửa chữa vỏ in 3D kim loại đặc biệt
Sửa chữa các cánh động cơ
Bộ phận chính của động cơ hàng không là cánh động cơ, bộ phận trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu quả và an toàn bay của máy bay. Tuy nhiên, các lưỡi dao có thể bị mòn, nứt hoặc biến dạng khi hoạt động lâu dài ở nhiệt độ cao và môi trường áp suất cao. Thường khó đạt được hiệu quả sửa chữa như mong muốn là các kỹ thuật sửa chữa thông thường bao gồm phun hoặc hàn. Bằng cách quản lý chính xác quá trình nấu chảy và xếp chồng các nguyên tố, công nghệ in 3D kim loại có thể thực hiện việc phục hồi lưỡi dao một cách chính xác. Ví dụ, một số hãng hàng không đã bắt đầu sử dụng công nghệ in 3D kim loại để khắc phục các vết nứt nhỏ hoặc các phần bị mòn trên cánh động cơ máy bay, từ đó kéo dài tuổi thọ của lưỡi dao và tăng hiệu quả bay của máy bay.
Bảo trì các bộ phận kết cấu máy bay
Trong quá trình bay, các bộ phận cấu trúc của máy bay như cánh, thân máy bay và vây đuôi phải chịu lực căng và rung động lớn. Một khi các yếu tố cấu trúc này bị tổn hại, chúng phải nhanh chóng được xây dựng lại để ngăn ngừa những rủi ro liên quan đến an toàn. Các kỹ thuật sửa chữa thông thường có thể yêu cầu trả lại toàn bộ thành phần kết cấu cho nhà sản xuất, việc này không chỉ tốn kém mà còn tốn thời gian. Ngoài ra, việc sửa chữa nhanh tại chỗ hoặc tại cơ sở sửa chữa có thể được thực hiện bằng công nghệ in 3D kim loại. Ví dụ, sử dụng công nghệ in 3D kim loại cho phép người ta vá và sửa chữa chính xác các vết nứt hoặc các phần bị hư hỏng của cánh, do đó giúp toàn bộ cánh không bị gửi lại cho nhà sản xuất. Điều này làm giảm chu kỳ sửa chữa cũng như chi phí sửa chữa.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/slm-3d-printing-light-metal-ring.html