25 września 2022

Części do silników odrzutowych są narażone na wpływ bardzo wysokich temperatur oraz oddziaływania dużych obciążeń dynamicznych. Jednocześnie powinny one być lekkie, aby nie wpływać znacząco na całkowitą masę samolotu, a tym samym zwiększenie zużycia paliwa. W rezultacie proces ich wytwarzania jest skomplikowany i kosztowny. Dotychczas produkowane w General Electric wtryskiwacze paliwa o odpowiednim kształcie, mającym zapewnić im właściwe wymieszanie paliwa i powietrza, wykonywano poprzez zespawanie ze sobą dwudziestu oddzielnych metalowych części. Nowy wtryskiwacz będzie wykonywany metodą druku 3D, w której promień lasera zestala mieszaninę proszków kobaltu oraz chromu, i warstwa po warstwie tworzy wymagany detal.


Wprowadzenie druku 3D wkrótce  radykalnie zmieni technologię produkcji części – w szczególności w przemysłach lotniczym i samochodowym. Można będzie wykonywać detale, których skomplikowany kształt, przy dotąd  istniejących technologiach, czynił ich budowę niewykonalną. Uda się zminimalizować wagę produkowanych części przy zachowaniu wymaganych własności wytrzymałościowych. W przeciwieństwie do procesów obróbki skrawaniem, drukarki 3D nie pozostawiają żadnych odpadów, co jest niesłychanie ważne biorąc pod uwagę wysokie ceny metali z których wykonywane są części do silników odrzutowych, np. z tytanu. Producenci samochodów nie będą musieli przechowywać dużych zapasów części, skoro każdy detal można szybko wykonać na drukarce 3D.

Jeżeli chodzi o powszechność stosowania technologii druku 3D, to firmy lotnicze znajdują się w ścisłej czołówce, ponieważ konstrukcja samolotów wymaga detali o złożonej geometrii np. do zastosowania w skomplikowanych procesach przepływu powietrza. Już około 20 tysięcy części spiekanych laserowo jest wykorzystywanych w samolotach cywilnych i wojskowych wytwarzanych przez Boeinga. I nie są to elementy produkowane w dużych seriach. Wśród nich są np. w skomplikowany sposób ukształtowane kanały powietrza potrzebnego do chłodzenia, które we wcześniejszych konstrukcjach musiały być zmontowane w całość z wielu mniejszych części.

Firma General Electric zaczęła także wykorzystywać drukarki do produkcji tytanowych pasków o długości ok. 1220 mm, montowanych na krawędziach natarcia łopatek wentylatorów. Ich zastosowanie od dawna pozwalało na bardziej efektywny przepływ powietrza wewnątrz turbin. Jednak do tej pory wykonanie takiego paska wymagało wielu godzin obróbki plastycznej i obróbki skrawaniem, podczas których 50% tytanu tracono w postaci odpadu. Przejście na druk 3D pozwoliło firmie zaoszczędzić 25 tysięcy dolarów, w postaci roboczogodzin jak i materiału, na jednym silniku.

Gdy inżynierowie z GE stwierdzili, że ich wtryskiwacze paliwa są narażone na nadmierny poziom stresu cieplnego – nowa, już ulepszona wersja wtryskiwacza opuściła drukarki 3D w ciągu tygodnia. Przed wprowadzeniem technologii druku 3D trzeba byłoby przeprojektować dwadzieścia różnych części oraz narzędzia do ich wykonywania.

źródło: www.technologyreview.com
tłumaczenie: Paweł Zabkiewicz