Entre os diversos casos de uso da tecnologia de impressão 3D de metal na fabricação de aeronaves da aviação civil, a fabricação de componentes é o mais importante. Por exemplo, a Boom Supersonic estreou o avião de passageiros supersônico XB-1 no final de 2020, que pode voar a velocidades semelhantes às da aeronave Concorde. A grande utilização de componentes impressos em 3D por esta aeronave é um dos principais fatores que chamam muita atenção no setor. A máquina completa funciona com componentes de liga de titânio impressos em 21 3D, todos produzidos usando impressoras de metal safira Velo3D e aplicados em motores e sistemas de controle ambiental. Este programa não apenas aumenta o desempenho da aeronave, mas também reduz drasticamente o ciclo de fabricação e reduz as despesas.
Em outro caso, a Airbus tem trabalhado com a Stratasys desde 2013 para usar extensivamente materiais poliméricos para construir componentes na aeronave A350XWB, obtendo assim uma instalação de unidade única de mais de 500 peças. Entre os diversos sistemas integrados que essas peças abrangem estão dutos, braçadeiras de cabos, gabinetes e outras construções. Além disso, substituindo a cortina da porta da cabine pela tecnologia FDM e material ULTRAM 9085 para o A350XWB, que atualmente possui o maior componente de aeronave impresso em 3D, 1140720240, está a Qatar Airways. Embora a tecnologia de impressão 3D de metal seja amplamente aplicada em aeronaves Airbus, este é um caso de aplicação de materiais poliméricos. O Grupo Liebherr produziu suportes de trem de pouso em liga de titânio impressos em 3D para o A350 XWB e tubulações hidráulicas integradas em liga de titânio para o Airbus A380 usando tecnologia SLM, por exemplo.
Na produção de motores, a tecnologia de impressão 3D de metal também funciona muito bem. Como subsidiária da Rolls Royce na Espanha, a ITP Aero produziu um novo UltraFan usando tecnologias de impressão 3D. ® A carcaça do rolamento traseiro do motor (TBH) constitui uma de suas construções principais. O avião e o motor serão conectados por esta parte. Utilizando apenas uma pequena quantidade de pó e conservando 25% dos materiais, a impressão 3D permite criar peças com formas geométricas complexas, afirma a ITP Aero. Esta técnica de fabrico não só reduz as emissões de carbono ao longo do processo de produção, mas também melhora o desempenho e a fiabilidade dos componentes, beneficiando assim o ambiente.
Usando tecnologia de fabricação aditiva, a empresa sueca aeroespacial e de defesa Saab começou a produzir peças internas para seus aviões de combate. A empresa realizou seu primeiro voo de teste de um componente impresso em 3D – uma escotilha de náilon projetada para sobreviver em ambientes externos. A Saab também está investigando o uso da tecnologia de impressão 3D de metal na fabricação de aeronaves, principalmente na busca de materiais mais duráveis e no desenvolvimento de um sistema móvel de impressão 3D para levá-lo a diversas bases, mesmo que seja uma aplicação de material de náilon.
Medindo 455x295x805mm, o Grupo Safran se uniu à SLM Solutions para criar um componente de trem de pouso dianteiro para um avião a jato executivo. É a primeira no mundo a imprimir em 3D componentes de aeronaves de tamanho tão grande usando a tecnologia SLM. Esta pesquisa visa mostrar que a tecnologia de impressão 3D SLM pode produzir componentes significativos com viabilidade. Normalmente, três peças forjadas e usinagem de cinco eixos montam componentes tradicionais do trem de pouso. Os componentes devem ser reconstruídos para se adequarem às características do processo de impressão 3D, camada por camada de produção. Isto não só economiza todo o tempo do processo de fabricação, mas também integra finalmente as três peças originais em uma, reduzindo assim o peso em cerca de 15%.
28 3As peças de liga de titânio impressas em D, que são fixadas respectivamente no portão de embarque, portão de serviço, portas de carga dianteiras e traseiras da fuselagem dianteira e traseira intermediária, também incluem o voo inaugural da grande aeronave doméstica C919. A produção destes componentes não só melhora o desempenho da aeronave, mas também reduz significativamente o tempo e as despesas de fabricação.
O uso da tecnologia de impressão 3D de metal na construção de aeronaves da aviação civil produziu vários benefícios. Em primeiro lugar, pode produzir rapidamente componentes estruturais complexos, aumentando assim a eficácia da produção. A fabricação de componentes convencionais utiliza muitos materiais e exige processamento sofisticado. Pós metálicos precisos podem ser pulverizados e derretidos em camadas usando tecnologia de impressão 3D, construindo camada por camada arquiteturas de componentes complicadas, reduzindo assim o desperdício de material e o consumo de energia.
Em segundo lugar, o design ideal dos componentes é possível com tecnologias de impressão 3D de metal. Formas geométricas complexas podem ser produzidas por meio da tecnologia de impressão 3D, um processo desafiador nas técnicas de produção convencionais. Para maximizar a injeção de combustível, por exemplo, crie pequenos canais dentro do bocal de combustível ou imprima construções complexas dentro da câmara de combustão para aumentar a eficiência da combustão. Além de melhorar o desempenho dos componentes, esses projetos aprimorados reduzem o consumo de combustível e os poluentes das aeronaves.
Além disso, o design leve é viável com a tecnologia de impressão 3D de metal. A melhoria do desempenho das aeronaves na fabricação de aeronaves para a aviação civil depende principalmente do peso leve. Componentes leves com formas complexas fabricadas com tecnologia de impressão 3D economizam significativamente peso e ao mesmo tempo garantem resistência. Isto aumenta a capacidade de carga da aeronave e a distância de voo, além da economia de combustível.
No entanto, também existem algumas dificuldades na utilização da tecnologia de impressão 3D metálica na produção de aeronaves da aviação civil. Em primeiro lugar, a velocidade de impressão um tanto lenta restringe a aplicabilidade da produção em massa. Embora a velocidade de impressão esteja melhorando progressivamente à medida que a tecnologia se desenvolve constantemente, ainda são necessárias mais otimizações e aprimoramentos. Em segundo lugar, um problema crucial é também a restrição da escolha material. Embora materiais metálicos como ligas de titânio e ligas de alumínio tenham sido amplamente utilizados na impressão 3D atualmente, ainda são necessários mais materiais novos com alta resistência, grande resistência à corrosão e alta resistência ao calor para atender às necessidades específicas da fabricação de aeronaves da aviação civil.
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