Внедрение трехмерной печати – важный виток в развитии авиастроительной отрасли. Аддитивное производство рассматривается, как альтернатива фрезерованию, штамповке и литью. Использование 3D принтеров и объемного сканирования позволит облегчить летательный аппарат, а значит, сократить издержки на топливо и материалы.

Преимущества 3D печати в авиастроении

Намного проще. Традиционные технологии, которые используются в авиационной промышленности, базируются на ручной сварке, применении ЧПУ, фрезеровальных станков, литейных форм. Такой подход требует больших затрат труда, времени и сырья.

Метод селективного лазерного спекания, как и послойное наплавление, осуществляется в автоматическом режиме, являясь более быстрым и экономным.

Оборудование может работать круглосуточно. При этом количество отходов на 70-95% меньше. Готовые детали получаются легче, благодаря чему снижается вес машины.

В сравнении с классическими методами, аддитивная печать снимает производственные ограничения – можно делать высокоточные запчасти без предварительной подготовки производственной линии, упрощая этап прототипирования.

Самолеты, напечатанные на 3D принтере

Пионером отрасли стала компания GE Aviation. Производитель авиационных двигателей обратил внимание на то, что использование разных сплавов в детали существенно улучшает её физико-технические свойства и даёт возможность вывести летные характеристики самолета на принципиально новый уровень. Традиционный метод литья не позволяет объединить разные материалы в рамках одного технологического процесса.

В GE Aviation начали работать над усовершенствованием форсунок. Для производства одной детали необходимо по отдельности изготовить 20 элементов, после чего соединить их в одной запчасти. 3D принтер по металлу дает возможность изготовить деталь из цельного куска материала, экономя время и деньги. Опытные образцы форсунок прошли сертификацию в 2016 году. Теперь производитель намеривается выпускать по 25000 деталей в год, сделанных с помощью принтера для трехмерной печати.

В научной лаборатории Airbus пошли еще дальше. Инженеры из Гамбурга создали беспилотный летательный аппарат, напечатанный на 3D принтере. Примечательно, что речь идет почти обо всех элементах корпуса, кроме модуля дистанционного управления и электронных пропеллеров. Беспилотник назвали «Thor».

Четырехметровый самолет успешно поднялся в воздух и преодолел 40 километровый маршрут из Гамбурга в Штад, где совершил посадку на заводе компании. Проект носит экспериментальный характер. На нем будут тестировать разные конструкции фюзеляжа, планера, формы крыла и прочих элементов корпуса. На базе «Тора» сделают самолет с цельным корпусом, максимально приближенный к серийным моделям.

3D печать уже используется в серийных самолетах Airbus. В широкофюзеляжных лайнерах А350 устанавливается напечатанный кронштейн в составе пилона двигателя. Деталь изготавливается из титанового порошка. В экспериментальных моделях А350 и узкофюзеляжных А320neoтестируются более 1000 деталей, сделанных методом лазерного спекания. Среди них преимущественно элементы интерьера.

Производитель авиадвигателей Safran Helicopter Engines в 2017 году представила линейку газотурбинных двигателей Aneto. Компактный силовой агрегат на 30% мощнее, чем установки аналогичных размеров. При этом устройство остается надежным и экономичным. В процессе сборки используются компоненты, сделанные методом трехмерной печати – впускные направляющие лопатки и вращающаяся камера сгорания. Компания налетала 25 часов, 35 раз подняв машины в воздух, – проблем не обнаружено!

В России над внедрением аддитивных технологий в авиапромышленности работают   Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов и Томский политехнический университет.

Команда ВИАМ тестирует 3D-печатные комплектующие в двигателях для самолетов МС-21. В процессе производства агрегата ПД-14 используется завихритель фронтового устройства камеры сгорания, изготовленный с помощью селективного лазерного спекания, что сокращает себестоимость и время производства запчасти в 10 раз.

В ТПУ работают над замещением литых титановых деталей самолета на 3D-печатные. Исследователи отмечают, что доля титана в гражданских авиалайнерах достигает 15-20%. Если заменить литье объемной печатью, получится снизить массу самолета, а вместе с ней и расходы на горючее, сборку и обслуживание. Специалисты сосредоточились над работой с порошками титановых сплавов ВТ6 и ВТ9. Задача состоит в том, чтобы оптимизировать использование материала и добиться высоких ТТХ.

В американском «Боинг» не отстают от европейских коллег. Первой серийной моделью, в которой будут использоваться напечатанные металлические элементы, станет лайнер 787. Производитель заключил контракт с норвежской Norsk Titanium на печать титановых запчастей в промышленных масштабах. Себестоимость титановых комплектующих достигает 17 миллионов долларов – стоимость самолета $265 млн. Boeing заявляет, что в случае успеха, смогут снизить стоимость модели на 2-3 миллиона долларов.

Другие интересные статьи