3D-printing dans l'aviation - plastiques structuraux et métaux
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3D-printing dans l'aviation - plastiques structuraux et métaux

3D-printing dans l'aviation - plastiques structuraux et métaux

Dans cet article: l'hélicoptère Boeing Chinook a également des pièces imprimées avec une imprimante 3D.

Aujourd'hui, nous voulons parler de l'impression 3D lors de la création de prototypes d'exploitation à part entière et de modèles en série de la technologie aéronautique. Stratasys n'est plus monopoleur dans ce domaine, d'autres producteurs le rattrapent en termes de rapport qualité-prix.

Propriétés

Les plastiques dits structurels et superstructuraux sont résistants à la chaleur et au froid, aux milieux chimiquement actifs et aux charges.

Filaments de polycarbonate

Le polycarbonate est plus résistant aux effets de la température que l'ABS et n'est pas soluble dans les acides. Détruit par les produits ultraviolets et pétroliers.

Mélange d'ABS et de PC

Réplique d'entraînement imprimée 3D de l'avion militaire sans pilote MQ-9 de l'US Air Force.

Alliage PC et ABS sont bien colorés et polis, durable à -50 ° C.

Polyamides

Airbus Thor sans pilote, compteur 4, 21 kg.

Tableau des propriétés:

Le matériau résistant à l'abrasion convient à l'impression de pièces mobiles de mécanismes tels que des engrenages.

Plastiques superstructuraux à haute température

Les matériaux décrits ci-dessus sont imprimés sur des imprimantes 3D ordinaires. Les plastiques super-constructifs nécessitent plus d'extrudeuses résistantes à l'usure et à la chaleur et un chauffage constant de la chambre de travail.

PEEK

Aile du matériau Roboze Carbon-PEEK. Produit sur ARGO 500.

Les pièces en PEEK, polyétheréthercétone, sont utilisées à des températures allant jusqu'à 250 degrés Celsius, brièvement jusqu'à 300. Le principal inconvénient est le coût.

PEI

Airbus utilise des composants de l'Île-du-Prince-Édouard dans son avion A350 XWB.

Le polyétherimide est produit sous la marque Ultem par SABIC. Selon les caractéristiques PEI est inférieur à PEEK, mais il gagne beaucoup de prix. Les marques Ultem 1010 et 9085 sont les principales matières premières de Stratasys avec l'impression 3D de pièces mécaniques de prototypes de travail. La masse des pièces PEI est inférieure à la masse des parties similaires en aluminium de la résistance mécanique. Fonctionnement - jusqu'à 217 Celsius selon les spécifications, 213 - selon les tests Stratasys.

PPSF (PPSU)

Le fabricant d'avions électriques Eviation Aircraft utilise 3D-printing pour tout, du prototypage à la production.

Le polyphénylsulfone combine également la résistance aux températures basses et élevées, la résistance à la chimie agressive et la force. Le matériau est certifié pour les applications aérospatiales.

PSU

Un élément d'un hélicoptère Boeing Chinook imprimé sur une imprimante 3D à partir de l'unité d'alimentation.

Moins résistant que le PC, mais résistant aux réactifs et à l'hydrolyse.

Maintient les caractéristiques de résistance dans l'eau bouillante. Il ne conduit pas le courant, n'évapore pas les substances toxiques, ne sent pas, ne supporte pas la combustion. Ne perd pas les propriétés à 175 degrés Celsius. Le coût est inférieur à celui du PPSU, environ un tiers.

Métaux

Lames de turbines de moteurs d'avions.

Les produits imprimés en 3D en métal dépassent la résistance obtenue par coulée. L'impression 3D avec du métal permet d'obtenir des pièces métalliques complexes en une seule copie beaucoup moins cher que les méthodes traditionnelles.

Cas

GE expérimenté le moteur d'avion Advanced Turboprop, qui comprenait beaucoup de pièces imprimées.

Le moteur est devenu plus léger de 45 kilogramme, l'efficacité énergétique a augmenté de 20%, ce qui a donné une augmentation de puissance de dix pour cent.

United Launch Alliance, Les lanceurs de fusées Atlas V et Delta IV utilisent ULTEM 9085 dans les conceptions de missiles.

Plage de fonctionnement - de moins 60 à plus 107 degrés Celsius. Le matériau est utilisé dans les conduits du système d'air, ce qui a réduit le nombre de pièces de presque dix fois, de 140 à 16, et les coûts de production ont diminué de 57%.

Impression 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

Stratasys Fabrication directe et unité de moteur NASA Produire un support d'impression 3D pour les réseaux d'antennes de systèmes satellitaires. ULTEM 9085 est choisi pour sa solidité, comparable à la résistance de l'aluminium, à une masse beaucoup plus faible.

Impression 3D, Ultem 9085, Ultem 1010, fdm

VIAM

Dès le 2015, les spécialistes de cet institut ont créé un système de tourbillonnement pour la chambre de combustion frontale du moteur PD-14. Depuis lors, plus de deux cents tourbillonneurs ont été imprimés.

VIAM a produit un échantillon d'un moteur à turbine à gaz de petite taille (MGTD) conçu pour les drones.

Le moteur a été imprimé en utilisant la technologie SLM. En tant que matières premières, des matériaux métalliques en poudre ont été utilisés. Cette technologie accélère la production jusqu'à 30 fois.

Le MGTS a été testé sur un banc d'essai.

SA "ODK-Klimov"

Développe un moteur d'hélicoptère prospectif (MPE), tout en faisant l'utilisation maximale de l'impression 3D avec des métaux et des matériaux structuraux polymères. Présentation de l'échantillon de démonstration est promise à l'année 2021, la fin du développement - à 2025.

Atelier d'assemblage de JSC "ODK-Klimov", septembre 2016. Photo par bmpd.livejournal

On s'attend à ce que la masse du moteur diminue de 15% et que 30% réalise des économies de coûts par rapport aux analogues existants.

CIAM

Testé avec succès des échantillons imprimés par 3D de diverses pièces de moteur, comme une buse supersonique, conçu pour la vitesse dans 1,3 Max, imprimé en seulement 36 heures.

L'application de technologies d'additifs offre une plus grande précision et la possibilité de créer des éléments solides avec une géométrie interne complexe, par exemple - aubes de turbine avec canaux de refroidissement internes.

Photo de aviation21.ru

équipement

L'équipement pour l'impression de plastiques techniques peut être divisé en deux groupes, avec des températures d'impression allant jusqu'à 300 degrés Celsius et sur 300, généralement autour de 450.

Intamsys

Funmat et Funmat Pro impriment tous les plastiques ordinaires, du PLA et de l'ABS au nylon et aux composites. Funmat HT et Funmat Pro HT sont conçus pour les plastiques structuraux réfractaires tels que PEEK, PPSU et Ultem.

Intamsys FUNMAT et FUNMAT HT

La chambre de travail est un cube avec une face en 260 mm, l'épaisseur de la couche est de 50 μm, le diamètre de la buse est 0,4 mm.

La température de l'extrudeuse du modèle plus jeune va jusqu'à 280 ° C, les tables vont jusqu'à 150 ° C, les modèles HT, respectivement - 450 et 160 ° C. En outre, dans la version HT jusqu'à des degrés 90, le volume total de la caméra est chauffé.

Intamsys FUNMAT PRO, FUNMAT PRO HT

Funmat série PRO diffèrent par la taille de l'appareil photo: 450 x 450 x 600 mm.

D'autres caractéristiques sont similaires.

Sinterit

Sinterit Lisa

Impressions en nylon noir et en matériau Flexa PA12. La taille maximale pour l'impression PA12: 90h110h130 mm et 110h130h150 mm flexa noir, respectivement, l'épaisseur de paroi des parties de 0,4 mm.

Sinterit PA12

Le polyamide 12, l'un des nylons structurels, peut supporter des températures allant jusqu'à 173-180 degrés Celsius.

DWS

DWS produit des imprimantes stéréolithographiques 3D pour l'impression de photopolymères, notamment DWS XFAB 2500HD.

DWS XFAB 2500HD

La chambre de travail de l'imprimante est un cylindre de diamètre 180 mm. Imprime des calques à partir de microns 10.

La technologie vous permet d'imprimer des échantillons avec une structure interne complexe avec une très grande précision. C'est le principal avantage de SLA.

résultats

Les technologies additives dans l'industrie de l'aviation jouent un rôle important dans la création de prototypes et de détails fonctionnels, réduisant considérablement le coût des deux.

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