Por que as empresas aeroespaciais escolhem a impressão 3D de metal para peças de aeronaves?

As empresas aeroespaciais estão se voltando para componentes metálicos impressos em 3Dporque a fabricação tradicional ainda cria atrasos evitáveis, altos custos de ferramentas e limites geométricos que forçam concessões no projeto. Os processos aditivos reduzem os prazos de entrega em peças complexas e de baixo-volume, restauram a liberdade de projeto para canais internos e estruturas leves e oferecem desempenho mecânico que atende a muitos requisitos estruturais secundários quando pós{2}}processados ​​e certificados adequadamente. Ligas de alumínio como AlSi10Mg e Scalmalloy, juntamente com opções de titânio, agora suportam o uso real de produção sob sistemas de qualidade de nível AS9100-, enquanto o revestimento e os tratamentos de superfície atendem às necessidades de corrosão e durabilidade. As seções a seguir examinam os problemas práticos dos métodos convencionais, a resistência e a confiabilidade das peças fabricadas aditivamente, as realidades do pós-processamento e a crescente aceitação dessa abordagem nos programas aeroespaciais.

O alumínio ainda domina muitas estruturas secundárias e aplicações de seções não{0}}quentes-. A fusão-em leito de pó de AlSi10Mg e ligas de{5}}desempenho superior, como Scalmalloy, agora produz material denso que, após tratamento térmico apropriado, suporta uso estrutural real.

O benefício mais imediato é o peso. A otimização da topologia combinada com redes internas geralmente proporciona uma redução de massa de 20 a 35 por cento, ao mesmo tempo que atende às metas de rigidez. Equipes que trabalham com profissionais experientes fabricante de impressão 3D de liga de alumíniotambém pode decidir quando a resistência extra e o desempenho à fadiga do Scalmalloy justificam seu custo mais alto em relação ao AlSi10Mg, mais econômico.

Propriedades típicas-de tratamento térmico (dependendo da orientação e do processo):

Estes números são úteis apenas para o rastreio precoce. As permissões finais sempre vêm de testes específicos do processo e cupons de testemunhas.

As ligas de titânio, especialmente Ti-6Al-4V, seguem uma lógica semelhante para aplicações de carga mais alta ou de temperatura mais alta. 3As peças de aeronaves de titânio impressas em D já estão voando em suportes, acessórios e certos elementos estruturais onde a combinação de resistência, resistência à corrosão e liberdade de design supera o custo mais alto do material.

A pergunta “o metal impresso em 3D é tão forte quanto o metal usinado” não tem uma resposta única. Para muitas aplicações de carga-estática, as resistências à tração e ao escoamento das peças LPBF processadas adequadamente correspondem ou excedem as de ligas fundidas comparáveis. A solidificação rápida produz microestruturas finas que contribuem para esse desempenho. Em relação ao material forjado CNC, a comparação é mais próxima: a resistência estática é frequentemente competitiva, enquanto a vida à fadiga depende muito da condição da superfície, da porosidade residual e da orientação de construção.

Na prática, a prensagem isostática a quente, o alívio-de tensão ou o tratamento térmico de solução e a usinagem de superfícies críticas trazem muitos componentes secundários estruturais e de manuseio-de fluidos dentro do permitido no setor aeroespacial. As peças-críticas de voo primário ainda exigem qualificação completa do processo, mas o caminho técnico agora está mais claro do que há cinco anos. As decisões aeroespaciais de impressão 3D de metal versus usinagem CNC dependem menos da resistência absoluta e mais da complexidade geométrica, do volume e do prazo de entrega total.

Os sistemas de qualidade fecham o ciclo. Os fornecedores que operam sob AS9100 ou EN 9100 mantêm a rastreabilidade do pó, o monitoramento-do processo e os dados de testes mecânicos com cada lote. Essa documentação é o que permite que OEMs e fornecedores de nível 1 aceitem peças fabricadas aditivamente em cadeias de fornecimento controladas.

As-superfícies construídas a partir de processos de leito de pó-são mais ásperas do que as usinadas e podem reter tensão residual ou menor porosidade. O pós--processamento para peças metálicas impressas em 3D-não é, portanto, opcional. As sequências típicas incluem remoção de suporte, tratamento térmico, HIP onde a fadiga ou a integridade da pressão são importantes, usinagem CNC seletiva de interfaces e revestimentos de proteção.

Para componentes de alumínio, a resistência à corrosão não-é negociável. Umidade,-fluidos de descongelamento e pares galvânicos exigem anodização, revestimentos de conversão ou revestimento especializado. Quando essas etapas são planejadas desde o início, em vez de adicionadas posteriormente, a precisão dimensional e a durabilidade-de longo prazo permanecem sob controle.

OEMs aeroespaciais, reguladores e grupos industriais têm expandido constantemente as estruturas de qualificação para a fabricação aditiva. Um número crescente de fornecedores possui certificações AS9100 ou EN 9100 que cobrem especificamente processos de aditivos metálicos. Bicos de combustível, suportes, trocadores de calor e acessórios estruturais selecionados já estão em serviço. Esse histórico operacional, combinado com rotas de certificação mais claras, continua a reduzir a barreira para novos programas que avaliam componentes metálicos impressos em 3D.

Se os prazos de entrega, o custo das ferramentas ou os limites geométricos estiverem restringindo um programa atual, uma análise focada das peças candidatas em relação às capacidades aditivas costuma ser a maneira mais rápida de quantificar a oportunidade. UMfabricante de impressão 3D de metalcom experiência em componentes aeroespaciais leves e documentação aeroespacial completa normalmente podem retornar uma avaliação clara de-prazo de entrega, custo e qualificação alguns dias após o recebimento do modelo e dos requisitos.