民間航空航空機製造における金属 3D プリンティング技術のいくつかのユースケースの中で、コンポーネントの製造が最も重要です。たとえば、Boom Supersonic は、コンコルド航空機と同様の速度で飛行できる XB-1 超音速旅客機を 2020 年末にデビューさせました。この航空機による 3D プリント部品の多大な活用は、この分野で多くの注目を集めている主な要因の 1 つです。完成したマシンは、21 3D プリントされたチタン合金コンポーネントで動作します。これらはすべて Velo3D サファイア メタル プリンターを使用して製造され、エンジンと環境制御システムに適用されます。このプログラムは航空機の性能を向上させるだけでなく、製造サイクルを大幅に短縮し、経費を削減します。
別の例では、エアバスは 2013 年以来 Stratasys と協力してポリマー材料を広範囲に使用して A350XWB 航空機のコンポーネントを構築しており、その結果 500 個を超える単一ユニットの設置を達成しています。これらの部品がカバーするいくつかの車載システムには、ダクト、ケーブル クランプ、エンクロージャ、その他の構造物が含まれます。さらに、カタール航空は、現在最大の 3D プリント航空機コンポーネントを誇る A350XWB の客室ドア カーテンを FDM テクノロジーと ULTRAM 9085 素材に置き換えています。金属 3D プリンティング技術はエアバス航空機に広く応用されていますが、これはポリマー材料の応用例です。たとえば、リープヘル グループは、SLM 技術を使用して、A350 XWB 用の 3D プリントされたチタン合金着陸装置ブラケットと、エアバス A380 用のチタン合金統合油圧パイプラインを製造しました。
エンジンの製造においても、金属 3D プリント技術が非常に優れたパフォーマンスを発揮します。スペインのロールスロイスの子会社として、ITP Aero は 3D 印刷技術を使用して新しい UltraFan を製造しました ® エンジンのテール ベアリング ハウジング (TBH) は、その主要構造の 1 つを形成します。飛行機とエンジンはこの部品で接続されます。 ITP Aero によれば、3D プリントでは、少量の粉末を使用し、材料の 25% を節約するだけで、複雑な幾何学的形状の部品を作成できるとのことです。この製造技術は、製造プロセス全体で二酸化炭素排出量を削減するだけでなく、コンポーネントの性能と信頼性も向上させるため、環境に利益をもたらします。
スウェーデンの航空宇宙・防衛企業サーブは、積層造形技術を利用して戦闘機の内装部品の生産を開始した。この企業は、3D プリントされたコンポーネント (外部環境に耐えられるように設計されたナイロン ハッチ) の最初のテスト飛行を実施しました。サーブはまた、航空機製造における金属 3D プリンティング技術の利用についても調査しており、特に耐久性の高い素材を求めて、たとえこれがナイロン素材の用途であっても、それをさまざまな基地に導入するためのモバイル 3D プリンティング システムの開発を行っています。
寸法 455x295x805mm の Safran Group は SLM Solutions と協力して、ビジネス ジェット機の前部着陸装置コンポーネントを作成しました。 SLM技術を使用してこれほど大きなサイズの航空機部品を3Dプリントするのは世界初となる。この研究は、SLM 3D プリンティング技術が実現可能性を持って重要なコンポーネントを製造できることを示すことを目的としています。通常、従来の着陸装置コンポーネントは、3 つの鍛造部品と 5 軸機械加工によって組み立てられます。 3D プリンティングのレイヤーごとの生産のプロセス特性に適合させるために、コンポーネントを再構築する必要があります。これにより、製造プロセス全体の時間が節約されるだけでなく、最終的に 3 つの元の部品が 1 つに統合され、重量が約 15% 削減されます。
28 3D プリントされたチタン合金部品は、搭乗ゲート、サービス ゲート、胴体前部と中後部の前部と後部の貨物ドアにそれぞれ取り付けられており、国産大型航空機 C919 の初飛行も含まれています。これらのコンポーネントの生産により、航空機の性能が向上するだけでなく、製造時間と費用も大幅に削減されます。
民間航空航空機の製造に金属 3D プリンティング技術を使用することで、さまざまなメリットが生まれています。まず第一に、複雑な構造コンポーネントを迅速に製造できるため、生産効率が向上します。従来の部品製造では、多くの材料が使用され、高度な加工が必要でした。 3D プリンティング技術を使用して、精密な金属粉末を噴霧して溶かして層にし、複雑なコンポーネント アーキテクチャを層ごとに構築できるため、材料の無駄とエネルギー消費が削減されます。
第二に、金属 3D プリンティング技術によりコンポーネントの最適設計が実現可能です。複雑な幾何学的形状は、従来の製造技術では困難なプロセスである 3D プリンティング技術によって製造できます。たとえば、燃料噴射を最大化するには、燃料ノズル内に小さなチャネルを作成するか、燃焼室内に複雑な構造を印刷して燃焼効率を高めます。コンポーネントの性能の向上とは別に、これらの改良された設計により、航空機の燃料消費量と汚染物質が削減されます。
さらに金属3Dプリント技術により軽量化も実現。民間航空航空機製造における航空機の性能向上は、主に軽量化にかかっています。 3D プリンティング技術を使用して製造された複雑な形状の軽量コンポーネントは、強度を確保しながら重量を大幅に削減します。これにより、航空機の耐荷重性と飛行距離が向上するだけでなく、燃費も向上します。
それにもかかわらず、民間航空航空機の製造において金属 3D プリンティング技術を使用することには、一定の困難もあります。まず第一に、印刷速度がやや遅いため、大量生産への適用が制限されます。テクノロジーが絶え間なく発展するにつれて、印刷速度は徐々に向上していますが、さらなる最適化と強化が依然として必要です。第二に、重大な問題は材料の選択の制限です。現在、3D プリンティングではチタン合金やアルミニウム合金などの金属材料が広く使用されていますが、民間航空航空機製造の特定のニーズを満たすには、高強度、優れた耐食性、高耐熱性を備えたより多くの新しい材料が依然として必要とされています。
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/metal-additive-manufacturing-of-titanium.html