Новое измерение авиакосмического производства!
Аддитивные технологии развиваются беспрецедентными темпами, совершая настоящую революцию в промышленности! Они кардинально меняют подход к проектированию и конструированию, превращая их в непрерывный процесс создания. Несмотря на остающиеся вопросы производительности, точности и материалов, эти проблемы решаемы. Уже сегодня современное проектирование и производство немыслимы без аддитивных технологий – 3D-принтеры стали такими же незаменимыми, как персональные компьютеры.
Интеграция аддитивных технологий в процесс изготовления компонентов беспилотных летательных аппаратов требует применения математического моделирования для оптимизации геометрии, топологии и структуры деталей, что позволяет существенно улучшить их характеристики, такие как прочность, вес, аэродинамика, и повысить эффективность работы квадрокоптера, демонстрируя потенциал математических методов в решении практических инженерных задач.
Авиационно-космическая промышленность проявляет огромный интерес к аддитивным технологиям с момента их появления, поскольку они позволяют преодолеть ограничения традиционного производства, повышая эффективность и снижая массу деталей. Мелкосерийное производство высококачественных компонентов, характерное для этой отрасли, делает особенно привлекательным отказ от дорогостоящей оснастки. Альтернатива – использование высококвалифицированного ручного труда, что требует значительных организационно-экономических усилий на государственном уровне. Однако главной проблемой остается сертификация АТ, так как детали, изготовленные таким образом, должны соответствовать жестким требованиям к физико-механическим характеристикам и качеству поверхности. Несмотря на это, ведущие мировые производители авиационной и ракетно-космической техники постепенно решают эту проблему, и 3D-печатные детали уже находят применение в серийных летательных аппаратах.
Рынок аддитивных технологий в авиакосмической отрасли демонстрирует, что наиболее широкое применение они находят в авиационном двигателестроении. Эксперты General Electric (GE) прогнозируют, что в скором будущем до 50% деталей современных авиадвигателей будут создаваться с использованием передового оборудования для 3D-печати.
Потенциальная номенклатура деталей двигательной установки, разработка которой возможна с применением аддитивных технологий, приведена на рис.1.
Несмотря на возможности компьютерного моделирования, виртуальная среда не позволяет выявить все ошибки и недочеты при проектировании сложных авиационно-космических систем, особенно при сложных компоновках (например, в ракетных двигателях). Для обнаружения таких проблем требуется сборка макетов в металле, что влечет за собой дополнительные затраты на повторное изготовление деталей. Поэтому отказ от макетирования на данном этапе нецелесообразен. Технология 3D-печати из пластика предлагает эффективное решение, значительно удешевляя, упрощая и ускоряя создание конструкторских макетов новых изделий.
Мобильный технопарк в городе Саров интегрировал аддитивные технологий в процесс изготовления компонентов беспилотных летательных аппаратов. 26 февраля Кванториум на площадке МБОУ «Лицей» г.о.г. Арзамас провел практикум "Аддитивные технологии/3D-печать"для педагогических работников образовательных учреждений городского округа город Арзамас. Участниками практикума стали более 20 педагогических работников! Форум предоставил учителям возможность усовершенствовать свои навыки для применения инновационных технологий в учебной практике. Особое внимание было уделено аддитивным технологиям - остающимся актуальным и перспективным направлением.
Связь аддитивных технологий и беспилотных авиационных систем – тема, которую раскрыла Анастасия Фомичева, педагог-организатор мобильного технопарка “Кванториум”. Инженер-преподаватель мобильного технопарка «Кванториум» Олег Шаров познакомил педагогических работников общеобразовательных школ с основами работы в программе трёхмерной системы моделирования «Компас 3D», показал основные принципы работы 3D-печати. Преподаватели попробовали самостоятельно спроектировать защиту лопастей БПЛА.
Защитная конструкция квадрокоптеру нужна для защиты лопастей и моторов, потому что в случае падения удар приходится на винты, моторы и лучи, что приводит к их частой поломке. Конечно, наличие защиты приводит к увеличению веса и сопротивления воздуху, но именно она является гарантией безопасности квадрокоптера и его долговечности.
Анализ применения аддитивных технологий в авиационно-космической отрасли демонстрирует значительный прогресс в этой области. Детали, созданные с использованием 3D-печати, уже используются в серийных летательных аппаратах, что подтверждает эффективность и надежность АТ. Однако для дальнейшего расширения применения аддитивных технологий необходимы дальнейшие исследования и разработки в области материалов, процессов и стандартов, а также снижение стоимости производства.