Không còn nghi ngờ gì nữa, một trong những ngành đầu tiên sử dụng công nghệ sản xuất phụ gia (AM) để tạo ra các bộ phận nhẹ là ngành công nghiệp máy bay (tối ưu hóa trọng lượng mà không ảnh hưởng đến độ bền). Việc sử dụng sản xuất phụ gia trong lĩnh vực hàng không vũ trụ đang gia tăng ngay bây giờ. Thị trường in 3D hàng không vũ trụ được dự đoán sẽ đạt 9,23 tỷ đô la Mỹ vào năm 2023, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 20,23%, theo một cuộc khảo sát của Nghiên cứu thị trường chiến lược.
Con đường in 3D kim loại trong hàng không vũ trụ
Như đã nói, ngành hàng không vũ trụ từ lâu đã chấp nhận in 3D kim loại vì nhiều lợi ích của nó và mô hình công nghệ này đã trưởng thành sau nhiều năm phát triển. Ngành công nghiệp hàng không vũ trụ nói chung đang tìm cách tăng cường tính bền vững của ngành, do đó, người ta dự đoán rằng tỷ lệ áp dụng này sẽ chỉ tăng lên trong những năm tới. Khi cần nhiều thành phần sáng tạo hơn trong những năm tới, in 3D kim loại sẽ trở nên phổ biến hơn. Khi máy bay tiến tới điện khí hóa và các nguồn năng lượng thay thế như hydro, kỷ nguyên đó sẽ sớm đến. Điều quan trọng cần lưu ý là có thể cần phải sửa đổi thiết kế cấu trúc của toàn bộ máy bay và một lợi ích chính của việc này có thể là việc sử dụng công nghệ sản xuất bồi đắp. Được biết đến với khả năng tạo hình học không thể thực hiện được bằng các phương pháp truyền thống, những công nghệ này cho phép người dùng tối đa hóa thiết kế kết cấu, hiệu suất và độ an toàn.
Hơn nữa, một loạt các kỹ thuật in 3D có sẵn. Tóm lại, tất cả các công nghệ kim loại đều được tính đến khi kiểm tra các công nghệ phụ gia kim loại khác nhau được sử dụng trong ngành. Trường hợp kinh doanh bền vững phải luôn được thiết lập thông qua tiết kiệm chi phí có chủ ý hoặc nâng cao hiệu suất. Ngoài chứng nhận thành phần, lĩnh vực này phải xem xét công nghiệp hóa, nơi chúng tôi muốn sản xuất nhiều bộ phận hơn. Trong khi các cấu trúc hàng không thường sử dụng các công nghệ lắng đọng năng lượng định hướng (DED) để có tốc độ lắng đọng nhanh và khả năng kích thước lớn, thì các động cơ sử dụng phản ứng tổng hợp lớp bột để có khả năng phục hồi với độ chính xác cao (tức là các bộ phận phức tạp).
Quá trình sản xuất phụ gia cũng phụ thuộc vào vật liệu. Các vật liệu được sử dụng cũng thay đổi dựa trên các điều kiện sử dụng và tình huống ứng dụng. Do các phương tiện nhẹ hơn cần ít nhiên liệu hơn nên titan mang lại tỷ lệ độ bền trên trọng lượng cao, điều cần thiết cho ngành hàng không vũ trụ. Vì chúng có thể hoạt động ở nhiệt độ gần với điểm nóng chảy của chúng, nên các siêu hợp kim dựa trên niken như Inconel rất thuận lợi trong các tình huống nhiệt độ cao. Nhôm là chất dẫn nhiệt tốt và hoạt động tốt trong các ứng dụng trao đổi nhiệt. Nói chung, các vật liệu thường được sản xuất bằng các kỹ thuật thông thường cho ngành hàng không vũ trụ tạo ra khả năng sản xuất bồi đắp tuyệt vời.
Tuy nhiên, một khi phương pháp và chất liệu đã được chọn, in 3D kim loại có nhiều ứng dụng sáng tạo trong ngành hàng không vũ trụ. Phần lớn các bộ phận có cấu trúc phức tạp hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, liên quan đến truyền nhiệt hoặc chứa các đường dẫn chất lỏng và in bồi đắp là lý tưởng để sản xuất các bộ phận như vậy cho các bộ phận quan trọng của động cơ hàng không như bộ trao đổi nhiệt, cánh quạt, cánh xoắn, v.v.
Khi được áp dụng đúng cách, quá trình sản xuất bồi đắp sẽ vượt trội, do đó, công nghệ được chọn phải phù hợp với yêu cầu của bộ phận. Điều này cần được tính đến sớm trong giai đoạn lập kế hoạch của dự án, thường là ngay cả trước khi một từ được viết ra. Thành phần hoàn thiện của bạn càng tốt thì bạn càng nên nghĩ sớm hơn về các lợi thế của sản xuất phụ gia. Nếu bạn đồng ý với tất cả các hạn chế của kỹ sư khi bắt đầu giai đoạn thiết kế, bạn có thể thấy một phần hấp dẫn, nhưng nó được thiết kế không hạn chế và không xem xét các phương pháp sản xuất.