Additive Manufacturing: Innovatie en Kostenefficiëntie in de Luchtvaart

Productie is een uitdaging in de luchtvaartindustrie. Niet alleen zijn luchtvaartonderdelen uitzonderlijk complex, ze moeten ook structureel degelijk zijn en voldoen aan de hoogste kwaliteitsborgingsstandaarden van bijna elke industrie.

Om kosten te verlagen en traditionele productieuitdagingen te overwinnen, schakelen veel luchtvaartbedrijven van conventionele productieprocessen naar additive manufacturing om de complexe onderdelen die ze nodig hebben efficiënt te produceren.

Zonder twijfel transformeert additive manufacturing de luchtvaartindustrie. De markt voor additive manufacturing in de luchtvaart wordt verwacht te groeien met een samengestelde jaargroei (CAGR) van 22,17% en $6,75 miljard te bereiken tegen 2026.

Conventionele Productie vs. Additive Manufacturing in de Luchtvaartindustrie

Additive manufacturing is een proces waarbij materiaal laag voor laag wordt toegevoegd aan de structuur van een driedimensionaal object, gebaseerd op het printen van CAD-data (een digitaal 3D-model). Het wordt ook algemeen aangeduid als 3D-printen.

Dit verschilt van traditionele productieprocessen, ook wel subtractive manufacturing genoemd. Bij conventionele productie wordt het materiaal in een mal gebracht om te verharden. Wanneer het materiaal droogt of afkoelt, wordt het uit de mal gehaald en wordt overtollig materiaal verwijderd om het eindproduct te vormen - vandaar de term subtractive.

In het conventionele productieproces treden de volgende stappen op:

• Design for Manufacturing (DFM) om te garanderen dat het onderdeel geproduceerd kan worden
• Trillingsanalyse
• Itereren
• Produceren
• Testen
• Itereren

Bij additive manufacturing zijn er minder productiestappen en verloopt het proces als volgt:

• Ontwerpen
• Pre-processing om te garanderen dat het ontwerp geprint kan worden
• Itereren
• Produceren

3D-printen in de luchtvaart gebaseerd op CATIA-modellen revolutioneert de luchtvaartproductie-industrie door de manier te veranderen waarop onderdelen gemaakt worden.

Hier zijn zes manieren waarop additive manufacturing in luchtvaarttoepassingen wordt gebruikt.

1. Onderdelen Bouwen met Complexe Geometrieën

Van helikopteronderdelen tot turbine-motoren, luchtvaartcomponenten vereisen zeer complexe geometrische structuren in soms zeer beperkte ruimtes.

In plaats van kleine, ingewikkelde onderdelen apart te maken en ze later te combineren tot een geheel, kan een ontwerpingenieur 3D-modellen van de hele structuur maken met print-CAD-data - inclusief interne componenten. Vervolgens kan de 3D-printer één naadloos onderdeel maken dat alle ingewikkelde interne afmetingen en complexe geometrieën omvat, zonder assemblage. Zo'n methode kan zelfs gebruikt worden voor additive manufacturing van straalmotoren voor vliegtuigen.

Met additive manufacturing is het mogelijk om ingewikkelde onderdelen met minder looptijd en energie te maken uit een grote verscheidenheid aan materialen, waaronder metaal en koolstofvezel.

2. Efficiënter Prototypen

Zonder de noodzaak om malen te ontwerpen en productie uit te besteden, kunnen luchtvaartingenieurs ontwerpen en prototypen printen in een fractie van de tijd die het zou kosten met traditionele productiemethoden. Met de mogelijkheid om sneller prototypen te maken en te testen, kunnen luchtvaartbedrijven hun time-to-market versnellen en de concurrentie voorblijven.

In de luchtvaart is het zeer belangrijk dat een onderdeel volgens specificaties geproduceerd wordt. Bij conventionele productie is het specificatieproces al opgezet. Echter, het specificatieproces is nog niet opgezet voor additive manufacturing, dus garanderen dat een geproduceerd onderdeel volgens specificaties is gemaakt, is niet zo helder.

Enkele huidige uitdagingen van additive manufacturing in de luchtvaart zijn:

• Voldoen aan productiestandaarden door consistente onderdelen te maken - elk onderdeel moet identiek zijn aan het ervoor geproduceerde.
• Printen op grotere schaal, aangezien 3D-printen een nieuwere technologie is.
• Voor leveranciers in de luchtvaartindustrie: tests doorstaan en nalevingsstandaarden halen - omdat die processen niet opgezet zijn voor additief geproduceerde onderdelen.

3. Kosteneffectieve Productie

Additive manufacturing kan niet alleen de tijd voor het maken van prototypen verminderen, maar ook de kosten.

Bij conventionele productie kan materiaalverspilling zo hoog oplopen als 98% voor veel luchtvaarttoepassingen. Je kunt eindigen met veel metaalschaafsel na aftrekken, en het maken van de juiste mal kan een lang proces zijn.

Omdat het materiaal wordt toegevoegd en niet afgetrokken bij additive manufacturing, kan het de materiaalverspilling drastisch verminderen, wat fabrikanten helpt geld te besparen op productiekosten. Er zijn initiële kosten verbonden met de opzet van additive manufacturing-processen. Echter, de kostenbesparingen op de lange termijn wegen deze voorlopige kosten op.

4. Interne Sterkte van Onderdelen Verhogen

Elke keer dat kleinere onderdelen gecombineerd worden om een groter object te maken, vermindert dit de structurele integriteit van het geheel. Met additive manufacturing kunnen ontwerpingenieurs gehele onderdelen maken, inclusief holle centra en interne componenten, zonder zwakke, kwetsbare verbindingen.

Bovendien kan additive manufacturing in de luchtvaartindustrie composietmaterialen zeer goed benutten. Dit is een gebied waar additive manufacturing een duidelijk voordeel heeft ten opzichte van conventionele productie.

Bij additive manufacturing, wanneer je je snee of lagen in de richting legt waarin de kracht zal komen, stelt dit je in staat om je eindonderdeel uitzonderlijk sterk in die richting te maken.

5. Lichtgewicht Componenten Maken

Brandstof is een van de hoogste kosten in de luchtvaartindustrie. De beste manier om brandstofverbruik te verminderen is lichtere onderdelen te maken. Helaas is het bij conventionele productie bijna onmogelijk om lichtere onderdelen te maken zonder in te boeten op structurele integriteit.

Additive manufacturing van vliegtuigonderdelen zonder de noodzaak voor verbindingscomponenten zoals bouten en schroeven, kan additive manufacturing-processen het framegewicht met 25% verminderen, terwijl de structurele integriteit toeneemt. Niet alleen vermindert additive manufacturing het brandstofverbruik, het verhoogt ook de algehele sterkte van het vliegtuig.

6. Opslagbehoefte Verminderen

De luchtvaartindustrie heeft een van de berucht langste toeleveringsketens van elke industrie. Om onderdelen beschikbaar te hebben, voorraden veel luchtvaartbedrijven grote hoeveelheden componenten in magazijnen - een andere kostenpost en logistieke zorg.

Omdat het additive manufacturing-proces snel en efficiënt is, kunnen luchtvaartfabrikanten componenten - inclusief maatwerk - in-house produceren in een fractie van de tijd en kosten dan als ze het door de standaard toeleveringsketen moesten bestellen. Dit vermindert de noodzaak om onderdelen op voorraad te hebben of uitgebreide opslagfaciliteiten te onderhouden.

De Toekomst van Additive Manufacturing in de Luchtvaart

Met de mogelijkheid om aangepaste, lichtgewicht en structureel degelijke onderdelen snel en efficiënt te maken, is het geen wonder dat veel bedrijven zich wenden tot additive manufacturing voor luchtvaarttoepassingen.

Wat de toekomst van additive manufacturing in de luchtvaart betreft, spelen CAD-modellen een centrale rol. Gezien de beschikbare voorbeelden en onderzoeksuitzichten van additive manufacturing in de luchtvaart, is het duidelijk dat CAD-modellen momenteel in gebruik zijn en waardevol zijn voor luchtvaartbedrijven.

Naarmate meer luchtvaartbedrijven overgaan van conventionele naar additive manufacturing-processen, zal er op de lange termijn een grotere focus liggen op de mogelijkheden om CAD-modellen te printen.

Met meer dan 35 jaar 3D-modelleringsdeskundigheid over een reeks industrieën, waaronder additive manufacturing in de ruimtevaartindustrie, heeft Spatial superieure pre-processing CAD-data ontwikkeld en de tools om pre-processing software te bouwen om nauwkeurige, geometrisch accurate 3D-print luchtvaart CATIA-modellen te produceren.

Onze experts helpen u bij het printen van luchtvaart CATParts, zodat u alle voordelen van additive manufacturing kunt genieten. Neem vandaag nog contact met ons op en ontdek hoe we uw luchtvaartbedrijf kunnen helpen bloeien.