Druk 3D w lotnictwie, czyli polski wkład w rozwój branży lotniczej

Obniżenie wagi samolotu o jeden kilogram wystarczy do tego, aby maszyna w ciągu całego życia wyemitowała o 25 ton dwutlenku węgla mniej. Producenci szukają więc lżejszych i bardziej wytrzymałych materiałów. Z pomocą przychodzi im druk 3D, z którego dobrodziejstw już dziś korzystają najwięksi, czyli Airbus i Boeing.

Przewiduje się, że do 2021 r. 75% nowych samolotów komercyjnych i wojskowych będzie zawierać części drukowane w technologii 3D. Airbus w 2014 roku rozpoczął testy elementów tytanowych wyprodukowanych w taki sposób, od 2017 roku są one już na wyposażeniu samolotów seryjnych. W kabinach Airbusów A320 latających w barwach Finnair znajdują się widoczne dla pasażerów części z drukarek 3D – panele wypełniające luki w rzędzie schowków ponad siedzeniami.

Boeing od 1997 roku prowadzi prace badawczo-rozwojowe w dziedzinie zastosowania w produkcji samolotów technologii przyrostowej. Dziś dysponuje ponad 60000 części wydrukowanych w 3D. Można je znaleźć w maszynach komercyjnych i wojskowych.

Airbus A350-900, fot. Airbus

Lżej znaczy ekonomiczniej

Elementy wydrukowane w 3D są o około 55% lżejsze od tych wytworzonych tradycyjnymi technikami. Dodatkowo pozwalają zmniejszyć zużycie materiału nawet o 90%. To dlatego technologia przyrostowa od lat przyciąga uwagę tuzów światowego przemysłu lotniczego. Wielkie koncerny i małe firmy z tej branży produkują w 3D części do samolotów i helikopterów, lżejsze i wydajniejsze silniki czy turbiny. Ze względów bezpieczeństwa w 3D nie drukuje się tak zwanych części krytycznych, narażonych na największe przeciążenia. Technologię tę wykorzystuje się za to między innymi do produkcji wsporników podtrzymujących różne instalacje w samolocie, ale też coraz częściej widocznych elementów kabiny. Boeing testuje obecnie wytwarzanie metodą 3D większych struktur, np. części skrzydeł.

Technologia 3D oszczędza czas i pieniądze. Co ciekawe, można ją wprowadzić do już eksploatowanych samolotów. Nie trzeba czekać latami, aż zostanie opracowana kolejna generacja maszyn. Bez trudu bowiem pozwala zastąpić część istniejącego modelu samolotu lżejszą wersją 3D. Jedną z jej zalet jest również to, że np. części zapasowe można zaprojektować wirtualnie, wydrukować, a następnie przetestować w bardzo krótkim czasie.

Narzędzie do cechowania MB Aerospace

Materiał materiałowi nierówny

Nie ulega wątpliwości, że w branży lotniczej poza wagą części, przekładającą się na masę samolotu i tym samym na zużycie paliwa oraz emisję CO2 do atmosfery, ważną rolę odgrywają trwałe i bardzo mocne materiały, które wytrzymają duże obciążenia i zapewnią bezpieczeństwo. To głównie z tego powodu przez pierwsze lata producenci wytwarzali na drukarkach 3D przede wszystkim części plastikowe. Jednak wraz z rozwojem technologii 3D udoskonalane są także filamenty. Dziś w produkcji można używać już materiałów wzmacnianych między innymi włóknem szklanym lub węglowym, a to oznacza nowe obszary zastosowania wydrukowanych w 3D elementów w samolotach.

Nowe materiały wprowadza do swoich maszyn Airbus. Po raz pierwszy zainstalował wspornik tytanowy wytworzony na drukarce 3D w produkcji seryjnej samolotu A350 XWB. Wspornik jest częścią pylonu łączącego skrzydła z silnikami. Z kolei w niektórych samolotach testowych Airbus A320neo i A350 XWB zastosowane zostały wydrukowane w 3D metalowe wsporniki kabinowe i rury odpowietrzające.

Producenci drukarek z uwagą śledzą potrzeby przemysłu, aby zaproponować użytkownikom swoich urządzeń rozwiązania dopasowane do ich rosnących potrzeb. Druk 3D jest wsparciem dla branży produkcyjnej, pozwala bowiem szybciej i taniej wytwarzać elementy maszyn, części zamienne czy nawet gotowe produkty małoseryjne bez strat materiałowych oraz o właściwie dowolnych kształtach. I co ważne – coraz wytrzymalsze. Najlepsze drukarki są wyposażone w wiele wymiennych głowic dopasowanych do rodzaju filamentu. Nowy, wytrzymalszy materiał nie wymaga wymiany całej drukarki, a jedynie zakupienia dodatkowej głowicy. To szybkie i łatwe do wdrożenia rozwiązanie.

Sebastian Pietruszewski, Key Account Manager, 3DGence

Industrial 3D printer F340

Przemysłowa drukarka 3D INDUSTRY F340

Polski wkład w rozwój branży lotniczej

Na polskim rynku lotniczym także nie brakuje przykładów zastosowań druku 3D. Firma MB Aerospace Poland specjalizuje się w zaawansowanej technologicznie obróbce cieplnej i powierzchniowej dla przemysłu lotniczego. Zajmuje się wprowadzaniem nowych produktów i wytwarzaniem części do produkcji silników samolotów. Ze względu na potrzeby sektora aerospace komponenty z aluminium, stali nierdzewnej czy superstopów na bazie niklu i tytanu, produkowane przez przedsiębiorstwo, muszą być wykonane niezwykle precyzyjnie. W niektórych fazach ich powstawania wdrożona została technologia druku 3D.

Firma stosuje wytwarzanie przyrostowe do produkcji elementów oprzyrządowania do mocowania części na maszynach CNC czy prototypów, a także do testowania nowych rozwiązań. Sama produkcja elementów oprzyrządowania specjalnego do mocowania części lotniczych na maszynach CNC wymaga dużego nakładu czasu i pieniędzy. Dzięki drukarce 3DGence ONE MB Aerospace tworzy m.in. tuleje rozprężne, stosowane w przyrządach tokarskich, które służą do mocowania części lotniczej podczas obróbki. Takie rozwiązanie to znaczna oszczędność.

Firma MB Aerospace z Rzeszowa za pomocą druku 3D wytworzyła też m.in. przyrządy z filamentu PLA, na których wykonywana jest operacja cechowania. Prototyp wydrukowany w 3D pozwolił następnie na wyprodukowanie gotowego elementu zabezpieczającego część przed uszkodzeniem, który pomaga eliminować drgania podczas obróbki. Cena podobnego przyrządu ze stali to około 2200 PLN, natomiast wydruk za pomocą technik addytywnych kosztował ok. 10 PLN.

Przemysłowa drukarka 3D INDUSTRY F340

Rewolucja 3D w branży lotniczej dokonuje się nie tylko dzięki producentom samolotów i ich części, ale też dzięki polskim firmom projektującym i wytwarzającym drukarki 3D. Współpracująca z nami firma MB Aerospace korzysta również z urządzenia 3DGence INDUSTRY F340, które pozwala im drukować elementy z materiału PEEK. To filament o doskonałych własnościach mechanicznych oraz termicznych, od lat wykorzystywany w przemyśle lotniczym.

Niedawno opublikowane wyniki badania przeprowadzonego przez Research and Markets prognozują, że rynek druku 3D w przemyśle lotniczym do 2021 roku będzie rósł 23,01% rocznie. Już dziś branża z powodzeniem korzysta z technologii przyrostowej, a deklaracje gigantów pokazują, że przełomowych zastosowań druku 3D w sektorze będzie jeszcze więcej.

Sprawdź druk 3D w Twojej firmie

Chcesz dowiedzieć się w jaki sposób druk 3D może usprawnić procesy w Twojej firmie? Napisz na [email protected]  i zapytaj o bezpłatną konsultację techniczną, nasi inżynierowie pokażą Ci w jaki sposób można przyspieszyć procesy produkcji oraz obniżyć koszta.

 

Potencjał druku 3D  jest ogromny – nie warto go więc lekceważyć i pomimo że dobry sprzęt to duża inwestycja, ci, którzy wprowadzą tę technologię w swoich fabrykach wcześniej niż inni, mogą wiele zyskać w stosunku do konkurencji.  

AktualnościWażne

Showroom z drukarkami 3D na Śląsku. 3DGence podjęło współpracę z firmą PANOVA

PANOVA otworzyła pierwszy w Gliwicach showroom z drukarkami 3D. PANOVA, ekspert w zakresie budownictwa, architektury…
AktualnościWażne

Szybkie prototypowanie – druk 3D a koła mecanum

W wielu gałęziach przemysłu coraz istotniejszą rolę odgrywają roboty kołowe wyposażone w omnikierunkowe koła mecanum.…
Aktualności

Balluff wyposaża swój showroom w drukarkę 3DGence

Balluff Polska, globalny dostawca rozwiązań dla wszystkich obszarów automatyzacji, zdecydował się wyposażyć swój showroom w…
Aktualności

BIBUS MENOS – nowy dystrybutor drukarek 3D Polsce

Drukarki 3D marki 3DGence zostały włączone do oferty polsko-szwajcarskiej firmy BIBUS MENOS, produkującej komponenty i…
AktualnościWażne

5 technologii druku 3D – 3DGence Services

Autor: Adam Przepolski, Business Development Manager 3DGence Services Wybór odpowiedniej technologii, w której wykonamy swój…