1. O estado da atual aplicação em aeronaves da tecnologia de impressão 3D de metal
A tecnologia de impressão 3D de metal é amplamente aplicada na indústria aeronáutica para produzir peças importantes, como motores, câmaras de combustão e pás de turbinas. Por exemplo, o primeiro motor de querosene com bomba elétrica de parafuso agulha fabricado localmente que emprega tecnologia de impressão 3D é o motor de foguete líquido "Thunder-5" da Deep Blue Aerospace. Seu ajuste de alcance de empuxo é de 50% -110%; seu impulso máximo de vácuo é de 50kN. Além de reduzir significativamente os custos de fabricação e os prazos de entrega, a SpaceX utilizou amplamente peças impressas em 3D nos motores de foguete Falcon 9 e SuperDraco, com grande resistência, ductilidade e resistência à fratura.
2. Idéia e benefícios da tecnologia de impressão multimaterial tridimensional
O método de fabricação avançado conhecido como impressão 3D multimaterial permite a impressão composta de vários materiais. Permite a integração de vários materiais num único componente, produzindo assim produtos estruturais complexos que satisfazem diversas finalidades e critérios de desempenho e são desafiadores com as técnicas convencionais de fabricação. Esta tecnologia oferece mais oportunidades para a criação de componentes funcionais específicos com melhor desempenho.
A tecnologia de impressão 3D multimaterial reflete principalmente nos seguintes recursos no domínio aeroespacial:
Variabilidade no design: a técnica de empilhamento da impressão 3D permite que os designers construam formas geométricas complexas, aumentando assim sua flexibilidade criativa. Os designers podem realizar combinações de vários materiais no mesmo modelo usando impressão multimaterial para satisfazer vários critérios funcionais e de desempenho.
A técnica de impressão 3D multimaterial pode acomodar metais refratários e cerâmicas de alto desempenho, entre outros materiais metálicos e cerâmicos em pó. Isto oferece os meios para criar construções compostas de metal-cerâmica com características químicas e físicas variadas.
A tecnologia de impressão 3D multimaterial pode usar as vantagens de formação de estrutura de grande complexidade da impressão 3D para criar materiais compostos e itens de estrutura complexa que não podem ser produzidos por meios convencionais.
A tecnologia de impressão 3D multimateriais pode fornecer moldagem integrada de componentes estruturais de materiais duplos, evitando assim os problemas resultantes da montagem de múltiplos componentes em processos convencionais e ajudando assim a melhorar o desempenho geral e a confiabilidade das estruturas de materiais duplos.
3. Casos de aplicação da tecnologia de impressão 3D de múltiplos materiais no campo aeroespacial: Componentes do motor Os componentes do motor aeroespacial, incluindo pás de turbina, câmaras de combustão, etc., foram efetivamente produzidos usando tecnologias de impressão 3D de metal. A impressão em diversos materiais permite reduzir significativamente o peso, garantindo ao mesmo tempo a estrutura externa e a resistência geral, otimizando assim a economia de combustível e o desempenho da aeronave. Usando a tecnologia de fabricação aditiva de deposição de energia direcional DED, a NASA, por exemplo, depositou materiais bimetálicos na extremidade traseira da câmara de cobre GRCop-42, criando uma junta axial de superligas de ferro-níquel de alta resistência para o bocal da câmara de empuxo do foguete, então alcançar resfriamento contínuo e resolver alguns desafios de projeto e problemas de interface no projeto de conexões aparafusadas.
Empresas como Deep Blue Aerospace, SpaceX e Skyroot Aerospace produziram efetivamente motores de foguete usando tecnologias de impressão 3D. Entre eles, Dhawan-1, a Skyroot Aerospace lançou o primeiro motor de foguete usando injetores de combustível 100% impressos em 3D e o testou com sucesso em seu veículo de lançamento Vikram I. A empresa reduziu a qualidade do motor em 50% usando tecnologia de impressão 3D, os componentes necessários para sua construção pela metade e o prazo de entrega da produção em 80%.
O processo PEP (Powder Extrusion) desenvolvido pela Sublimation 3D é uma tecnologia criativa de impressão 3D indireta para metal/cerâmica que não pode mais ser limitada à fabricação de um único material e atende perfeitamente às necessidades de produtos complexos de impressão composta. Esta tecnologia consegue a impressão composta de vários materiais usando uma impressora 3D de bico duplo independente que pode imprimir materiais metálicos e cerâmicos simultaneamente ou alternativamente. No rápido desenvolvimento e fabricação de multimateriais metálicos/cerâmicos, materiais compósitos metálicos/cerâmicos e seus produtos no setor aeroespacial, esta tecnologia encontra amplo potencial de aplicação.
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