Как сделать на 3д принтере самолет
Обновлено: 04.07.2024
Приветствую всех!
Предлагаю немного поговорить об использовании в моделировании 3Д принтеров. данный очерк не является завершенной работой и может использоваться только как практические рекомендации для работы с 3Д моделями.
Считаю данное направление очень перспективным и возможно способным поменять представление о моделировании в целом. особенно это полезно для тех, кто занимается "свободным" моделированием и созданием своих собственных моделей.
За последние несколько лет, мною практически применялись два типа принтеров 3Д печати.
Первый тип - принтер FDM использующий процесс наплавления разогретого пластика (из нити, подающейся с бухты с пластиком), второй тип - принтер LCD\DLP использующий жидкую смолу (фотополимерный), застывающую при воздействии на нее УФ излучения с небольшого экрана.
Принтеры значительно отличаются друг от друга. В том числе по качеству и скорости печати 3Д моделей, возможностям их применения.
При работе над своей моделью БМЗП-16, я достаточно широко применял принтер CEL ROBOX. Сейчас стоит это удовольствие 87.000 рублей. Мне достался уцененный, бывший в употреблении в два раза дешевле, что я считаю весьма высокой ценой за предоставляемое фирмой-производителем качество.
Моя модель и стройка представлены на Каропке, по этому можно посмотреть результаты работы принтера в фотографиях.
Скажу об особенностях данной модели FDM принтера.
Преимущества.
Процес печати контролируем визуально, вы наглядно видите что и как печатается и в нужный момент можете остановить печать.
Вы в принципе способны распечатать деталь требуемой формы, с учетом сохранения правильной геометрии выпуклых и вогнутых элементов с прямыми углами или правильной формы.
Два типа сопел, которые теоретически способны исполнить требуемую деталь не очень сложной формы.
Пластик используемый в печати поддается обработке абразивом (шлифовке) на оценку удовлетворительно. Но требует осторожности в работе.
Практически нет запаха от пластика.
Недостатки .
Высокое потребление электроэнергии (нагрев сопел требует значительный расход э/э), шум в работе.
Деталь должна надежно "приклеиться" к основанию печатного стола.
Наплывы на поверхности видны визуально и требуют обязательной обработки.
Постоянные сбои в печати, местами "грыжи" или наоборот "пустоты".
Небольшая усадка деталей после остывания и незначительная деформация плоских и длинных элементов (например полоска блоков динамической защиты).
Наличие многочисленных "соплей" при печати, с учетом допущенных ошибок в калибровке или настройках принтера.
Получаемые детали достаточно крепкие, но хрупкие при попытках их изогнуть, ломаются.
Ошибки при создании 3Д моделей деталей приводят к фатальным ошибкам в печати.
Ниже привожу примеры деталей модели, изготовленные на данном принтере.
В каждом пассажирском самолете Boeing 787 есть порядка 30 деталей, напечатанных на 3D-принтере. В совокупности суда воздушного флота Boeing Commercial Airplanes (реактивные авиалайнеры и бизнес-джеты) содержат 25 000 печатных деталей. А военные самолеты F‐15 и F/A‐18 — порядка 40 000. Большинство компонентов — составные части воздуховодов, но есть и детали двигателей, и части интерьера салонов.
Представитель Boeing Бернардо Мальфитано выступил на форуме авиаэнтузиастов EAA AirVenture Oshkosh и рассказал, как 3D-печать сегодня используется в авиастроении.
Механик, тестировщик, авиастроитель и пилот
Бернардо Мальфитано работает в компании Boeing c 2007 года. В своей карьере он занимался ремонтом и обслуживанием воздушного флота, анализировал износ и разрушение воздушных судов. Сейчас он участвует в разработке новых самолетов.
Как отметил эксперт, сейчас в аэрокосмической промышленности используют все популярные методы объемной печати: лазерную стереолитографию (SLA), метод наплавления (FDM), селективное лазерное спекание (SLS) и прямое осаждение металла (DMD). В отличие от традиционных техник, в которых стоимость детали зависит от тиража (чем он выше, тем ниже цена за каждую запчасть), 3D-печатные изделия стоят одинаково: неважно, заказали вы 10 или 1000 штук. Поэтому при небольших тиражах использовать эту технологию выгодно.
Где в самолетах напечатанные части?
Воздуховоды — та часть самолета, в которой 3D-печатные детали сегодня применяются шире всего. В современных авиасудах циркулирующий воздух поддерживает комфортную для человека температуру и безопасное давление. Соединения узлов воздуховода, напечатанные на 3D-принтере, используются в лайнерах Boeing 787, истребителях F/A‐18 и F‐35, а также вертолетах Bell 429.
Силовые установки. В системах, приводящих самолет в движение, тоже встречаются 3D-печатные детали. Как правило, это металлические изделия, изготовленные методом лазерного спекания или осаждения металла. Так, в Boeing 777 компрессор соединен с датчиком температуры с помощью 3D-печатного переходника. А в военном самолете F-15K Slam Eagle методом объемной печати изготовили корпуса для турбин. Это позволило снизить стоимость детали с $34 000 до $2550 и вдвое сократить сроки ее производства.
Детали интерьера. Полки, кронштейны и различные крепления в салонах пассажирских самолетов нередко печатаются из пластика. Например, популярный самолет Boeing A350 содержит на борту более 500 таких деталей.
Мелкие запчасти. Заглушки, детали кресел и корпусов приборов — все это также может изготавливаться методом объемной печати. В пассажирском судне Boeing A300 так производятся кронштейны и замки ремней безопасности для кресел членов экипажа.
Плюсы 3D-печати для самолетостроения
Аддитивные технологии привлекают авиаконструкторов не только экономичностью. Они дают возможность оптимизировать форму на стадии модели и заметно снизить массу изделия. Так, заменив литой металлический кронштейн пластиковым, напечатанным на 3D-принтере, конструкторам удалось уменьшить его вес с 918 граммов до 326. Разумеется, кронштейн в самолете не один, поэтому общий выигрыш в весе — несколько килограмм. Для пассажирских самолетов облегчение конструкции означает уменьшение расхода топлива, что снижает не только затраты авиакомпании, но и ущерб для экологии.
Детали с сетчатой и ячеистой структурой легче монолитных, но при этом не теряют в прочности. Каждый новый образец, внедряемый в авиастроении, проходит многоступенчатые тесты, особенно если это функциональная часть.
Можно ли напечатать самолет целиком?
Если аддитивные технологии так хороши для 3D-печати, можно ли напечатать самолет целиком? Бернардо Мальфитано уверен, что сейчас это невозможно.
Сегодня 3D-печать успешно применяют для изготовления корпусов дронов и действующих моделей самолетов. На Берлинском авиашоу в 2016 году посетители увидели аэробус Thor — дистанционно управляемый самолет длиной около 2 метров. Все его детали были напечатаны на 3D-принтере.
Но для создания корпусов больших авиасудов — пассажирских лайнеров, грузовых самолетов, истребителей — современные технологии 3D-печати недостаточно надежны.
Второй фактор — цена. Самолетостроение — серийное производство, поэтому на большинстве узлов сейчас выгоднее использовать традиционные техники.
Всю презентацию Бернардо Мальфитано можно посмотреть здесь.
Узнайте больше о возможностях современных 3D-принтеров на отраслевой выставке 3D Print Expo. Вы увидите флагманские модели от известных компаний и галерею удивительных арт-объектов, созданных с помощью 3D-технологий.
3D-печать появилась достаточно недавно, но уже успела войти во все промышленные сферы деятельности человека. На специальных принтерах можно создавать не только аксессуары и безделушки, но и ценные детали для авиастроительной отрасли. Разработчики уже начали применять аддитивные технологии для штамповки и создания отдельных деталей для самолетов. Современные промышленные 3D-принтеры , позволяют разрабатывать и создавать сложные изделия любой формы.
Новый виток развития 3D-печати
Стандартные технологии, применяемые в авиационной промышленности – это ручная или автоматическая сварка, отлив и фрезеровка деталей. Аддитивные технологии позволят существенно упростить и улучшить качество большинства деталей для самолетов и другой авиационной техники. Используя 3D-принтеры, можно не только сэкономить время, но использовать меньше сырья, что должно удешевить затраты на производство.
Стоит отметить, что современное промышленное оборудование может работать сутками без вмешательства человека. Достаточно лишь загрузить в систему нужные шаблоны и 3D-принтер будет самостоятельно печатать любые детали. Причем отходов при таком производстве меньше на 70%. Готовая продукция получается намного легче, что также положительно сказывается на весе авиационной техники.
Первые самолеты, созданные на 3D-принтере
Основателями технологии, стали представители компании GE Aviation. Как отмечают в компании, обычные методы литья деталей для самолетов не позволяет вывести летные характеристики самолетов на новый уровень. Используя аддитивные технологии, производитель применяет различные сплавы для деталей, что существенно облегчает и улучшает летные характеристики авиационной техники.
Разработчики уже начали проектировать новые форсунки для авиалайнеров. Уникальные форсунки будут состоять из 20 отдельных элементов, напечатанных на 3D-принтере. Компания является обладателем 3D-принтера по металлу, который дает возможность производить из целого куска подготовленного материала, любую деталь. Производитель уже сертифицировал форсунки и готов выпускать до 25 тысяч деталей ежегодно.
Компания Airbus решила пойти дальше. Разработчики сделали настоящий беспилотник, полностью напечатанный на принтере. Как отмечают инженеры – весь корпус и все отдельные детали, были созданы с применением 3D-печати. Конечно, элементы управления и электронная начинка устанавливалась отдельно.
Это раздел будет вести Звездин Игорь Константинович [Mekhanik], педагог дополнительного образования Усть-Джегутинского районного дома творчества детей и молодежи. Игорь с детства увлекался авиа моделированием и жизнь связал с авиацией. Своими руками собрал 3D принтер и постоянно находится в работе, осваивая новые инновационные технологии.
Своим опытом работы в этом направлении он решил поделиться с нами, за что ему огромное спасибо. Задавайте вопросы и учитесь 3D моделированию.
Читайте также: