5 вариантов применения 3D-печати в аэрокосмической промышленности

Сообщается, что в самолете Boeing 787 Dreamliner используется 30 деталей, напечатанных на 3D-принтере, что является рекордом в этой отрасли. Более того, недавно было объявлено, что компания General Electric инвестирует 50 миллионов долларов в развитие 3D-печати топливных насадок для нового поколения реактивных двигателей LEAP. Основная причина возросшей заинтересованности аэрокосмической промышленности в технологиях 3D-печати – возможность производства существенно более легких деталей. По словам представителей компании American Airlines, при снижении веса самолета на 500 грамм достигается экономия более 40 тысяч литров топлива ежегодно.

Вивек Саксена, вице-президент по вопросам аэрокосмической сферы в компании ICF International, предоставляющей услуги по техническому консультированию, сообщает, что в данный момент на технологии 3D-печати приходится примерно 0,0002% от всего мирового производства. Что касается конкретно аэрокосмической промышленности, доля 3D-печати составляет 0,002% от рынка, который оценивается в 150 миллиардов долларов. Однако, Саксена согласен с мнением многих экспертов, что в течение ближайшего десятилетия объем рынка деталей, напечатанных на 3D-принтерах, достигнет 2 миллиардов долларов. Учитывая такие радужные перспективы, еще более многообещающими выглядят потенциальные способы использования 3D-печати. Ниже перечислены пять наиболее перспективных вариантов применения этих технологий в аэрокосмическом производстве.

Крылья летательных аппаратов

Принимая во внимание, что относительно мелкие детали самолетов уже производятся с помощью 3D-принтеров, Boeing также считает возможным создание целого крыла. На данном этапе развития 3D-печати производство крупногабаритных объектов связано с рядом ограничений, так как при увеличении размеров нарастает внутреннее напряжение, что может вызвать искривление. Однако, новейшая разработка компании BAE Systems позволяет создавать усиленные металлические детали, подвергая каждый слой воздействию ультразвуковых волн. Это способствует снижению напряжения, тем самым делая возможной в будущем 3D-печать таких больших объектов, как крылья летательных аппаратов.

Сложные детали двигателя

Помимо 3D-печати топливных насадок, General Electric также активно разрабатывает возможность 3D-печати деталей самого крупного в мире реактивного двигателя GE9X, предназначенного для следующего поколения пассажирских самолетов Boeing 777X. Технологии 3D-печати также могут оказаться полезными в разработке экспериментальных прототипов для тестирования технических характеристик без необходимости тратить крупные суммы на оборудование для числового программного управления. Новый совместный проект Autodesk и Stratasys, в рамках которого был распечатан на 3D-принтере турбовинтовой двигатель в натуральную величину, показал, насколько перспективным является использование 3D-печати в производстве деталей реактивных двигателей.

Производство деталей в космосе

На данный момент космический корабль НАСА содержит около 70 деталей, распечатанных на 3D-принтере, однако они производятся на Земле, что значительно усложняет цепь поставки и удлиняет сроки. Производство необходимых деталей в космосе позволило бы существенно сократить издержки и упростить планирование, без необходимости посылать ракету с нужными запчастями и инструментами. 3D-печать деталей в космосе – это направление, которое сейчас разрабатывается такими исследовательскими группами, как Made in Space и Lunar Buildings. Работая совместно с НАСА, Made in Space проводит эксперименты в невесомости, проверяя возможность использования 3D-печати на Международной космической станции для производства необходимых деталей и инструментов.

Беспилотные летательные аппараты

Компания BAE Systems недавно объявила, что 2040 разработанных ею новых инженерных концепций для летательных аппаратов включают оборудование, предназначенное для создания беспилотных устройств с помощью 3D-принтера прямо на борту. Идея заключается в том, что летательный аппарат, прибывающий на место аварии, оценивает обстановку и сообщает данные в центр управления. Затем информация передается на бортовые 3D-принтеры, которые распечатывают беспилотные аппараты, необходимые в данной ситуации. Эти беспилотники могут следить за ситуацией или даже проводить спасательные операции. Хотя концепция все еще находится в разработке, BAE Systems уже вложили в эти исследования более 180 миллионов долларов.

3D-печать как услуга (3DPaaS)

НАСА рассчитывает использовать технологии 3D-печати в качестве услуги для быстрого создания предварительных прототипов. «3D-печать позволяет точнее передать концепцию миссии. Мы можем буквально увидеть то, о чем думают другие разработчики», – объясняет Том Сондерстром, глава отдела IT в лаборатории реактивных двигателей НАСА. С использованием 3DPaaS инженеры смогут получать комментарии коллег, альтернативные варианты дизайна, а также утверждение конечного прототипа. Кроме того, эта технология сможет способствовать привлечению внешних специалистов с оригинальными идеями, что значительно сократит как сроки разработки, так и издержки.