ภาคการบินและอวกาศกำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาที่เทคโนโลยีก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของเรา และเกณฑ์ความแม่นยำและประสิทธิภาพในการผลิตก็เพิ่มขึ้นอยู่เสมอ เมื่อต้องเผชิญกับโครงสร้างที่ซับซ้อนและข้อกำหนดที่มีความแม่นยำสูงสำหรับส่วนประกอบของเครื่องบิน เทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมบางครั้งพบว่าเป็นเรื่องยากที่จะได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด การเปิดตัวเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะได้เปลี่ยนแปลงการผลิตเครื่องบินโดยพื้นฐาน ซึ่งเพิ่มความแม่นยำในการผลิตอย่างมาก และขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรมเชิงสร้างสรรค์
การพิมพ์โลหะ 3 มิติ บางครั้งเรียกว่าการผลิตสารเติมแต่งโลหะ เป็นเทคนิคที่สร้างสิ่งของสามมิติขึ้นทีละชั้นโดยซ้อนผงโลหะหรือสายไฟเข้าด้วยกัน โดยจะละลายผงโลหะภายใต้รูปร่างของแบบจำลองที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าโดยใช้แหล่งพลังงาน เช่น เลเซอร์หรือลำแสงอิเล็กตรอน ดังนั้นจึงสร้างชั้นโลหะแข็งขึ้นมา จากนั้นแท่นการผลิตจะตกลงไปหนึ่งชั้น สะสมผงโลหะสด และทำซ้ำขั้นตอนข้างต้นต่อไปจนกระทั่งสิ่งทั้งหมดถูกสร้างขึ้น เทคนิคการผลิตแบบเติมเนื้อ "ตั้งแต่เริ่มต้น" นี้ช่วยเพิ่มความแม่นยำในการผลิตได้มาก บรรลุการผลิตโดยตรงของส่วนประกอบโครงสร้างที่ยากลำบาก และหลุดพ้นจากข้อจำกัดของแม่พิมพ์ทั่วไปโดยสิ้นเชิง
เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะเริ่มแรกพบการแสดงออกในอุตสาหกรรมเครื่องบินในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องยนต์ สมรรถนะของเครื่องยนต์อากาศยานส่งผลโดยตรงต่อสมรรถนะโดยทั่วไปของเครื่องบิน เนื่องจากเครื่องยนต์เหล่านี้ประกอบเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องยนต์ ไม่เพียงแต่ใช้เวลานานและใช้แรงงานมากเท่านั้น แต่ยังท้าทายในการรับประกันความแม่นยำในการผลิต เทคนิคการผลิตเครื่องยนต์แบบเดิมๆ ต้องใช้การตัดเฉือนและการประกอบที่แม่นยำจำนวนมาก เทคโนโลยีการพิมพ์ Metal 3D ได้ลดขั้นตอนที่ต้องใช้แรงงานมากเหล่านี้ลงอย่างมาก เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจผลิตส่วนประกอบเครื่องยนต์โดยตรงที่มีโครงสร้างที่ซับซ้อน เช่น หัวฉีดเชื้อเพลิง ใบพัดกังหันแรงดันต่ำ ฯลฯ โดยการหลอมที่แน่นอนและซ้อนชั้นของผงโลหะ ชิ้นส่วนเหล่านี้ต้องทนทานต่ออุณหภูมิและแรงกดดันที่ค่อนข้างสูง นอกเหนือจากการออกแบบที่ยากแล้ว ด้วยการออกแบบที่เหมาะสมและการเลือกใช้วัสดุ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะไม่เพียงแต่สามารถผลิตส่วนประกอบเหล่านี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความแข็งแกร่งและความทนทานอีกด้วย ตัวอย่างเช่น แม้ว่าจะยังคงรักษาอัตราส่วนความแข็งแรงและน้ำหนักไว้ได้ดีเยี่ยม แต่ใบพัดกังหันแรงดันต่ำที่ประกอบด้วยโลหะผสม TiAl จะเบากว่าโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงที่ใช้นิกเกิลทั่วไปประมาณ 50% ดังนั้น จึงช่วยลดน้ำหนักของกังหันแรงดันต่ำทั้งหมดได้
นอกเหนือจากชิ้นส่วนเครื่องยนต์แล้ว การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติโลหะที่สำคัญอีกประการหนึ่งในภาคการบินและอวกาศก็คือการออกแบบที่มีน้ำหนักเบา การปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องบินส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับน้ำหนัก ดังนั้นเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะจึงได้การออกแบบที่มีน้ำหนักเบาโดยอาศัยการออกแบบโครงสร้างและการเลือกใช้วัสดุส่วนประกอบ ตัวอย่างเช่น สำหรับเครื่องยนต์ GE9X เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติช่วยเพิ่มประสิทธิภาพส่วนประกอบตัวแลกเปลี่ยนความร้อน 163 ดั้งเดิมให้เป็นส่วนประกอบเดียว ซึ่งช่วยลดน้ำหนักลง 40% ต้นทุนการผลิต 25% และยืดอายุการใช้งาน นอกเหนือจากการลดน้ำหนักรวมของเครื่องบินแล้ว สถาปัตยกรรมน้ำหนักเบานี้ยังช่วยประหยัดเชื้อเพลิงและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนอีกด้วย
การปรับแต่งและประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะในระดับดีเยี่ยมในวิศวกรรมการบินและอวกาศยังช่วยเพิ่มข้อดีที่สำคัญอีกประการหนึ่งอีกด้วย แม้ว่าการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจพิมพ์แบบฟอร์มที่จำเป็นโดยตรงตามโมเดล CAD โดยไม่ต้องผ่านการประมวลผลเพิ่มเติม แต่เทคนิคการผลิตแบบดั้งเดิมต้องใช้แม่พิมพ์และอุปกรณ์จับยึดจำนวนมากสำหรับการผลิตส่วนประกอบ การปรับเปลี่ยนในแบบของคุณเป็นเรื่องง่ายด้วยเทคนิคการผลิต "แบบตัวต่อตัว" การผลิตจำนวนมากและชิ้นส่วนแต่ละชิ้นสามารถเสร็จสิ้นได้อย่างรวดเร็วด้วยต้นทุนเท่าเดิม นอกจากนี้ การพิมพ์โลหะ 3D ยังช่วยลดวงจรการผลิตส่วนประกอบลงอย่างมาก แม้ว่าการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจเสร็จสิ้นภายในไม่กี่ชั่วโมงหรือไม่กี่นาที แต่การผลิตส่วนประกอบที่ซับซ้อนด้วยเทคนิคทั่วไปอาจใช้เวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน นอกเหนือจากการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตแล้ว เทคนิคการผลิตที่มีประสิทธิภาพนี้ยังช่วยเร่งการเปิดตัวผลิตภัณฑ์ใหม่ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาได้มากสำหรับธุรกิจ
การปรับปรุงความแม่นยำของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะในการผลิตเครื่องบินยังปรากฏชัดเจนในการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างที่ซับซ้อน ส่วนประกอบเครื่องบินบางอย่างมีข้อกำหนดที่ค่อนข้างซับซ้อนและแม่นยำ ซึ่งบางครั้งเทคนิคการผลิตแบบเดิมๆ พบว่าทำได้ยาก การสร้างส่วนประกอบโครงสร้างที่ซับซ้อนเหล่านี้โดยตรงและรับประกันผลลัพธ์การผลิตที่มีความแม่นยำสูงจากเทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ ตัวอย่างเช่น สำหรับการผลิตเครื่องยนต์จรวด เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะอาจสร้างส่วนประกอบที่มีช่องระบายความร้อนที่ซับซ้อนซึ่งท้าทายในเทคนิคการผลิตแบบเดิมๆ ด้วยการใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ ทำให้สามารถควบคุมการหลอมและการสะสมตัวของผงโลหะทุกชั้นได้อย่างแม่นยำ ดังนั้นจึงช่วยให้สามารถประดิษฐ์โครงสร้างที่ซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ
อย่างไรก็ตาม การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศก็นำมาซึ่งปัญหาบางประการเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ต้นทุนและการลงทุนของอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะค่อนข้างสูง จำเป็นต้องมีการวิจัยและแนวทางแก้ไขเพิ่มเติมเพื่อจัดการกับปัญหาต่างๆ รวมถึงความเครียดจากความร้อนและความเค้นตกค้างในกระบวนการของการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะ การเตรียมและการเก็บรักษาผงโลหะจำเป็นต้องมีการควบคุมสภาวะที่เข้มงวด ถึงกระนั้น ด้วยคุณประโยชน์และความเป็นไปได้พิเศษ เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในการผลิตด้านการบินและอวกาศ
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-3d-printing-piston-in-the-engine.html