3D εκτύπωση αεροσκάφους προσγείωσης και επισκευή λεπίδων τιτανίου
Aug 11, 2025
Τα εργαλεία προσγείωσης των αεροσκαφών είναι ένα στοιχείο που υπόκειται σε σημαντικό άγχος. Για να αντέχουν σε αυτά τα περιβάλλοντα υψηλής πίεσης, αυτά τα μέρη είναι σφυρηλατημένα από χάλυβα υψηλής αντοχής. Ωστόσο, από την έλευση των κραμάτων τιτανίου, τα εργαλεία προσγείωσης αεροσκαφών έχουν μετατοπιστεί σταδιακά σε παραστάσεις από κράμα τιτανίου. Τα κράματα τιτανίου προσφέρουν τόσο υψηλή αντοχή όσο και χαμηλή πυκνότητα, μειώνοντας τη μάζα κατά πάνω από 25%-σημαντική για τα αεροσκάφη. Το κράμα τιτανίου που χρησιμοποιείται σε εργαλεία προσγείωσης αεροσκαφών είναι TI-10V-2FE-3AL, με αντοχή σε εφελκυσμό 1190 MPa, σχεδόν 2,2 φορές από εκείνη του κράματος αλουμινίου 7075. Πολλά εξαρτήματα γρανάζι προσγείωσης στο Boeing B777 είναι σφυρηλατημένα από αυτό το κράμα. Το κράμα TI-6AL-2SN-2ZR-2MO-2CR, που χρησιμοποιείται επίσης σε εργαλεία προσγείωσης, προσφέρει υψηλή αντοχή και σκληρότητα, αλλά είναι σχετικά ακριβό. Επιπλέον, το κράμα TI-6AL-4V, που χρησιμοποιείται συνήθως για τη σφυρηλάτηση των εξαρτημάτων σφυρηλάτησης ελικόπτερο προσγείωσης, είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα τιτανίου στην αεροδιαστημική και γενική εφαρμογή εξοπλισμού. Ενώ είναι σχετικά προσιτή, η δύναμη και η απόδοσή του είναι χαμηλότερες από αυτές των προαναφερθέντων κραμάτων τιτανίου. Τα πτερύγια του κινητήρα των αεροσκαφών λειτουργούν υπό εξαιρετικά απαιτητικές συνθήκες, αντιμετωπίζοντας όχι μόνο υψηλές θερμοκρασίες αλλά και ροή αέρα υψηλής πίεσης και υψηλής ταχύτητας. Λειτουργώντας σε αυτό το σκληρό περιβάλλον, αυτές οι λεπίδες είναι εξαιρετικά επιρρεπείς σε ζημιές, ιδιαίτερα στις συμβουλές της λεπίδας, καθιστώντας τη συντήρηση σημαντική επιχείρηση. Σύμφωνα με την 15η Σεπτεμβρίου 2023, η εβδομαδιαία ιστοσελίδα της Aviation Weekly, η Optomec και η Acme Robotics Systems (ACME) ανέπτυξαν από κοινού ένα παγκόσμιο αυτοματοποιημένο κύτταρο εργασίας για την επισκευή των λεπίδων συμπιεστή κράματος τιτανίου για κινητήρες αεροσκαφών για μια περίοδο δύο ετών για να μειώσουν το φόρτο εργασίας συντήρησης και να επεκτείνουν τη ζωή της λεπίδας. Το σύστημα έχει σχεδιαστεί κυρίως για να επισκευάσει συμβουλές λεπίδων συμπιεστή από κράμα τιτανίου που έχουν φορέσει κατά τη λειτουργία του κινητήρα, αλλά μπορεί επίσης να επιδιορθώσει ζημιές σε συμβουλές Blade Blade με βάση το νικέλιο και στις κορυφαίες άκρες. Το αυτοματοποιημένο κύτταρο εργασίας αποτελείται από τρεις σταθμούς ικανούς να εκτελούν λείανση άκρων λεπίδων, τρισδιάστατη επένδυση λέιζερ εκτύπωσης και μετα-επεξεργασία. Περιλαμβάνει έναν αυτοματοποιημένο σταθμό φόρτωσης και εκφόρτωσης παλετών, έναν σταθμό στροφής παλετών και ένα σύστημα διαχείρισης ρομποτικών υλικών. Μπορεί επίσης να είναι εξοπλισμένο με άλλα χαρακτηριστικά, όπως μια αυτοματοποιημένη μηχανή μέτρησης συντεταγμένων και ένα σταθμό καθαρισμού. Η Optomech αναφέρει ότι το αυτοματοποιημένο κύτταρο εργασίας της προσφέρει μια σειρά πλεονεκτημάτων έναντι των παραδοσιακών διαδικασιών επισκευής λεπίδων τιτανίου, όπως η συγκόλληση της επεξεργασίας CNC και της συγκόλλησης αέριο αέριο (TIG). Το φινίρισμα της λεπίδας είναι περίπου τρεις έως τέσσερις φορές ταχύτερη από την κατεργασία CNC ή το χειροκίνητο φινίρισμα. Η ποιότητα επισκευής είναι πιο συνεπής σε σύγκριση με τις χειρωνακτικές διαδικασίες. και το κόστος μειώνεται κατά περισσότερο από 70%. Η εξάλειψη της χειροκίνητης συγκόλλησης και του χειροκίνητου φινιρίσματος βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα επισκευής. Το Optomech δηλώνει ότι η χρήση αποτελεσματικής και επαναλαμβανόμενης τεχνολογίας ρομποτικής φινιρίσματος μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την ποιότητα της εργασίας και να μειώσει το κόστος επισκευής στα κέντρα επισκευής κινητήρα. Το αυτοματοποιημένο ρομποτικό σύστημα μπορεί να επισκευάσει 85.000 λεπίδες συμπιεστή τιτανίου ετησίως και έχει πιστοποιηθεί από ρυθμιστικές αρχές πολιτικής αεροπορίας σε πολλές χώρες. Η μακροπρόθεσμη εμπορική λειτουργία έχει αποδείξει την ασφάλεια και την αξιοπιστία του συστήματος.
Σύμφωνα με μια έκθεση σχετικά με την ιστοσελίδα του Ηνωμένου Βασιλείου Aero-Mag στις 17 Σεπτεμβρίου, το Ινστιτούτο Αεροδιαστημικής Τεχνολογίας του Ηνωμένου Βασιλείου (ATI) ξεκίνησε ένα έργο έρευνας και ανάπτυξης £ 22,5 εκατομμυρίων, με τίτλο "Breakthrough Industry Landing Gear (I-Break)". Με επικεφαλής την Airbus και με 15 εταιρείες, ερευνητικά ιδρύματα και πανεπιστήμια, το έργο αυτό θα σηματοδοτήσει το πρώτο στοιχείο 3D εκτύπωσης αεροσκαφών.
Το έργο I-Break αποτελείται από τέσσερα πακέτα εργασίας: Το WAAM3D είναι υπεύθυνο για την εκβιομηχάνιση της ταχύτητας παραγωγής τρισδιάστατης εκτύπωσης ARC αυξάνεται, η μικροδομική και η μηχανική ένδειξη ελέγχου για το σύστημα υψηλής ενσωμάτωσης, η εκβιομηχάνιση των μη καταστρεπτικών δοκιμών (NDT) και η παραγωγή πρωτοτύπων τμημάτων του κατάλληλου μεγέθους και σύνθεσης χρησιμοποιώντας αναβαθμισμένο σύστημα ρομπότ. Το Πανεπιστήμιο Cranfield είναι υπεύθυνο για την έρευνα νέων διαδικασιών και λύσεων WAAM και την επικύρωση της εναπόθεσης κρίσιμων κραμάτων. Το Πανεπιστήμιο του Strathclyde είναι υπεύθυνο για καινοτόμες τεχνολογίες NDT. Η PeakNDT, κατασκευαστής συμβατικών και σταδιακών φορέων υψηλής απόδοσης, είναι επίσης υπεύθυνος για την έρευνα τεχνολογιών NDT.
Η χρήση 3D εκτύπωσης για εξαρτήματα εργαλείων προσγείωσης αεροσκαφών μπορεί να συντομεύσει το χρόνο στην αγορά, να βελτιώσει την ποιότητα των προϊόντων και να μειώσει τις εκπομπές CO2 κατά 20%. Η εργασία Ε & Α του έργου έχει προγραμματιστεί για ολοκλήρωση μέχρι το 2026. Η παγκόσμια διαδικασία παραγωγής για τα εξαρτήματα εργαλείων προσγείωσης αεροσκαφών θα μετατοπιστεί σταδιακά από τη σφυρηλάτηση σε 3D εκτύπωση.
Η εταιρεία διαθέτει κορυφαίες γραμμές παραγωγής εγχώριου τιτανίου, όπως:
Γερμανία-εισαγωγική γραμμή παραγωγής σωλήνα τιτανίου ακριβείας (ετήσια παραγωγική ικανότητα: 30.000 τόνοι).
Ιαπωνική-Τεχνολογία Τεχνολογία Κολλικού Φορέα Τίτου (λεπτή έως 6μm).
Πλήρως αυτοματοποιημένη ράβδο τιτανίου συνεχούς εξώθησης.
Έξυπνη πλάκα τιτανίου και λωρίδες φινιρίσματος.
Το σύστημα MES επιτρέπει τον ψηφιακό έλεγχο και τη διαχείριση ολόκληρης της παραγωγικής διαδικασίας, επιτυγχάνοντας ακρίβεια διαστάσεων προϊόντος ± 0,01μm.
