Revolutionaire Luchtvaartinterieurs: Hoe 3D-Printen Gewicht, Snelheid en Kosten Vermindert

Sinds haar ontstaan probeert de luchtvaartindustrie het gewicht van vliegtuigen op alle mogelijke manieren te reduceren. 3D-printen is een relatief nieuwe methode om dit doel te bereiken. 3D-geprinte onderdelen worden bijna altijd sneller, lichter en goedkoper geproduceerd dan hun conventionele tegenhangers. Dit heeft geleid tot een massale opname van 3D-geprinte onderdelen in vliegtuiginterieurs en in elk ander aspect van het vliegtuig. Niet alleen vliegtuigen, maar ook raketen hebben een toepassing gevonden voor 3D-printen, met zowel SpaceX als NASA die rakettmotoren en -mondingen 3D-printen.

Dit artikel bespreekt 3D-printen van luchtvaartinterieuronderdelen, het doel, de werking, voordelen, nadelen en voorbeelden van 3D-geprinte luchtvaartinterieuronderdelen.

Wat Is het Doel van 3D-Printen van Luchtvaartinterieuronderdelen?

Er zijn veel redenen waarom 3D-printen een grote opname ziet in de luchtvaartindustrie. Het doel van 3D-printen van interieuronderdelen van een vliegtuig is om het gewicht te reduceren (wat brandstofbesparing oplevert), materiaalverspilling te minimaliseren en snelle productie van kleine tot middellopende series onderdelen mogelijk te maken. Bovendien vermindert 3D-printen de noodzaak voor voorraadbeheer, omdat CAD-bestanden in een database opgeslagen kunnen worden en op verzoek geprint kunnen worden. Het stelt ook in staat om onderdelen in één keer te produceren, waardoor assemblage overbodig wordt.

Hoe Werkt 3D-Printen van Luchtvaartinterieuronderdelen?

3D-printen van luchtvaartinterieuronderdelen volgt hetzelfde proces als elk ander 3D-geprinte onderdeel. Essentieel is alles wat nodig is een CAD-bestand en een 3D-printer. Aangenomen dat een onderdeel al in een CAD-systeem is getekend, kan het bestand gesliceerd worden en klaargemaakt voor invoer in de 3D-printer. De slicing-software zet het CAD-bestand om in G-code, een reeks vectoren die de 3D-printhoofd kan volgen om het onderdeel te printen. Het bestand wordt dan naar de printer geüpload en geprint. Afhankelijk van de print kan er post-verwerking nodig zijn. Meestal omvat de post-verwerking een abrasieve techniek om de ondersteuningsstructuur van de 3D-print te verwijderen. Dit proces is het meest effectief voor kleine serieproducties en producties met complexe geometrie die anders een lange levertijd en hoge prijs zouden hebben.

Wat Zijn de Voordelen van 3D-Printen in de Luchtvaartindustrie?

De voordelen van 3D-printen in de luchtvaartindustrie zijn:

1. Gewichtsreductie.
2. Verminderde brandstofverbruik (door gewichtsreductie).
3. Kortere levertijden.
4. Eenvoudig te gebruiken generatief ontwerp.
5. Geminimaliseerde afvalstoffen.
6. Snel prototypen.

Wat Zijn de Nadelen van 3D-Printen in de Luchtvaartindustrie?

3D-printen heeft ook nadelen, namelijk:

1. Niet kosten- of tijeffectief voor grootschalige productie.
2. Beperkt door de grootte van het printbed.
3. Beperkt door materiaal (hoewel de reeks materialen groeit).
4. Onderdelen zijn anisotroop, met een reductie in sterkte in de XY-richtingen door printlagen.
5. Grote kwaliteitsvariaties.

Voorbeelden van 3D-Geprinte Luchtvaartinterieuronderdelen

De reeks 3D-geprinte onderdelen voor luchtvaartinterieurs is voornamelijk niet-structureel. Het groeit echter snel. Enkele voorbeelden van 3D-geprinte interieuronderdelen zijn:

1. Ventilaties
2. Kanalen
3. Baffles
4. Kabelbeheer
5. Elektrische behuizingen
6. Afdekken
7. Afwerkingen
8. Deursloten
9. Armsteunen
10. Montagebeugels

Wat Zijn de Materialen Gebruikt bij 3D-Printen van Luchtvaartinterieuronderdelen?

Er zijn verschillende materialen die geprint kunnen worden voor gebruik in een luchtvaartinterieur. Hieronder staan enkele veelvoorkomende materiaalgroepen:

1. Polymeren

Veelvoorkomende polymeren voor 3D-onderdelen zijn: PLA (polylactide), ASA (acrylonitril-styreen-acrylaat), ABS (acrylonitril-butadieen-styreen), PET (polyethyleentereftalaat) en PC (polycarbonaat). Polymeren 3D-geprinte onderdelen zijn lichter dan de onderdelen die ze vervangen, omdat 3D-geprinte onderdelen essentieel hol zijn met een kleine vulpercentage voor interne ondersteuning. Kunststof 3D-geprinte onderdelen worden geprint vanuit een CAD-bestand met een 3D-printer en gebruikt voor toepassingen zoals: afdekken, kanalen, afstandhouders, gordijnkoppen en bekershouders. 3D-geprinte onderdelen zijn even duurzaam als de onderdelen die ze vervangen, maar ze hebben wel minder sterkte in de belastende Z-richting.

2. Koolstofvezel

Koolstofvezel wordt altijd binnen een ander materiaal geprint, zoals nylon of een ander polymer, en in continu of gehakte vezelvorm. De continue vezelvorm wordt door een aparte printhead in het interieur van een polymeronderdeel geprint. De gehakte koolstofvezel is korter dan 1 mm en zit in het polymere filament dat geprint wordt. Continue koolstofvezel wordt in de belastingspaden gelegd om de sterkte van een onderdeel in een bepaalde richting te vergroten. Terwijl de gehakte koolstofvezel de sterkte in het gehele onderdeel verhoogt. Voorbeelden van items waarin koolstofvezel-versterkte kunststoffen worden gebruikt zijn: lichtschakelpanelen, kabineklimaatcontrolecomponenten en deursloten. Koolstofvezel-geprinte onderdelen zijn zeer duurzaam en vervangen veel aluminiumonderdelen.

3. Metaal

Metaal 3D-printen wordt bereikt met een iets ander proces dan polymeren. Metalen komen in poedervorm en worden vervolgens gesmolten en gefuseerd met het printbed en opeenvolgende lagen met een laser in een proces genaamd selectieve lasersintering (SLS). Metaal 3D-geprinte onderdelen zijn minder gebruikelijk, omdat metaal gebruikt wordt in meer structurele en vluchtkritieke componenten en daardoor moeilijker te kwalificeren is. Echter, 3D-geprint metaal wordt veel gebruikt in vliegtuimmotoren in lagerbehuizingen, brandstofmondingen, temperatuursensoren en warmtewisselaars.

4. Nylon

Nylon is een 3D-printbaar polymer. Het verschilt van materialen zoals PLA en ABS omdat nylon flexibeler en duurzamer is. Nylon is minder stijf en sterk dan PLA en ABS, maar heeft een slaweerstand van tien keer die van ABS. Nylon wordt op dezelfde manier geprint als andere polymeren, maar bevat meestal koolstofvezelversterking om de lage sterkte te compenseren. Onyx™, van Markforged, is een koolstofvezel-versterkt nylon dat gebruikt is voor in-flight entertainment consoles, panelschakelaars en zitframes.

5. Glasvezel

Net als koolstofvezel wordt glasvezel gebruikt in 3D-geprinte polymeren als versterking. Glasvezel komt in een continue of gehakte vorm. De gehakte vorm is geïntegreerd in het filament en biedt versterking voor het algemene onderdeel. Terwijl continue vezel versterking biedt voor een specifiek belastingpad. Glasvezel is goedkoper en minder sterk dan koolstofvezel en wordt gebruikt voor toepassingen waarin koolstofvezel onnodig sterk zou zijn. Tot slot heeft glasvezel, net als koolstofvezel, een hogere vermoeidingslevensduur dan de meeste metaalonderdelen die ze vervangen.

Wat Is de Toekomst van 3D-Printen van Interieuronderdelen in de Luchtvaart?

De toekomst voor 3D-geprinte onderdelen in luchtvaartinterieurs is veelbelovend. Terwijl er veel toepassingen voor 3D-printen zijn gevonden, zijn er nog veel meer toepassingen te verwachten. Dit komt doordat 3D-printen opties heeft geopend voor gespecialiseerde onderdelen zonder gespecialiseerde tooling. 3D-printen breidt ook de reeks materialen uit die gebruikt kunnen worden. Er zijn al honderden 3D-geprinte onderdelen in vliegtuiginterieurs, en dit gebruik zal groeien aangezien de Amerikaanse luchtvaart- en defensiemarkt verwacht wordt $5,58 miljard te bereiken in 2026.

Voor meer informatie, zie onze gids over Hoe 3D-Printers Werken.

Veelgestelde Vragen over 3D-Printen van Luchtvaartinterieuronderdelen

Gebruikt SpaceX 3D-Printers?

Ja, SpaceX gebruikt 3D-printen voor hun raketten. Ze gebruiken deze printers om rakettmotoren en -mondingen te produceren. SpaceX heeft 3D-printers gebruikt om hun SuperDraco-motorkamer van Inconel te printen met direct metal laser sintering (DMLS). SpaceX heeft ook de Main Oxidizer Valve (MOV)-body voor de Merlin 1D-motor 3D-geprint. Dit onderdeel werd in twee dagen geprint in plaats van zeven maanden fabriceren en heeft een verminderd onderhoudsschema.

Gebruikt NASA 3D-Printers in de Ruimte?

Ja, NASA heeft 3D-printers in de ruimte gebruikt. In 2014 gebruikte NASA een printer van Made In Space, Inc., in het internationale ruimtestation om een printhoofdfrontplaat te printen. Het geprinte onderdeel werd terug naar aarde gebracht voor analyse. De resultaten lieten zien dat er geen verschillen waren tussen specimens geprint op aarde en in de ruimte. Dit heeft veel mogelijkheden geopend voor 3D-printen in de ruimte, waar materialen gerecycld en hergebruikt kunnen worden in tegenstelling tot de weken of maanden levertijd die het kost om kritieke componenten naar het internationale ruimtestation te leveren.

Kun Je Onderdelen van Vliegtuigen Naast Interieuronderdelen 3D-Printen?

Ja, er worden 3D-onderdelen gebruikt in alle gebieden van vliegtuigen, waaronder: het interieur, motoren, structuur, elektrische en hydraulische systemen, en voor gespecialiseerde tooling. Gespecialiseerde tooling is een van de oudste toepassingen vanwege de verminderde kwalificatiebehoefte. Gespecialiseerde tooling omvat: boren, injectiegietvormen, gietvormen en adapters. Vliegtuigen gebruiken ook 3D-geprinte montagebeugels, kleppen, behuizingen en lagerhuizen.

Samenvatting

Dit artikel presenteerde 3D-printen van luchtvaartinterieuronderdelen, legde het uit en besprak de typen materialen die gebruikt worden. Om meer te leren over 3D-printen in de luchtvaart, neem contact op met een Xometry-vertegenwoordiger.

Xometry biedt een breed scala aan productiemogelijkheden, waaronder 3D-printen en andere waardevolle diensten voor al uw prototyping- en productiebehoeftes. Bezoek onze website voor meer informatie of om een gratis, niet-binderende offerte aan te vragen.

Copyright- en Handelsmerkkenningen

1. Onyx™ is een geregistreerd handelsmerk van Markforged.

Disclaimer

De inhoud van deze webpagina is uitsluitend bedoeld voor informatieve doeleinden. Xometry geeft geen enkele representatie of garantie van welke aard ook, noch uitdrukkelijk noch impliciet, wat betreft de nauwkeurigheid, volledigheid of geldigheid van de informatie. Eventuele prestatieparameters, geometrische toleranties, specifieke ontwerpkenmerken, kwaliteit en typen materialen of processen mogen niet worden geïnterpreteerd als representatief voor wat door derdenleveranciers of fabrikanten via Xometry's netwerk geleverd zal worden. Kopers die offertes voor onderdelen aanvragen, zijn verantwoordelijk voor het definiëren van de specifieke eisen voor die onderdelen. Raadpleeg onze voorwaarden voor meer informatie.

Dean McClements

Dean McClements is een B.Eng Honors-afgestudeerde in Werktuigbouwkunde met meer dan twee decennia ervaring in de productie-industrie. Zijn professionele carrière omvat belangrijke rollen bij toonaangevende bedrijven zoals Caterpillar, Autodesk, Collins Aerospace en Hyster-Yale, waar hij een diep begrip ontwikkelde van engineeringprocessen en innovaties.

Lees meer artikelen van Dean McClements