211service.com
GE og EADS til at udskrive dele til fly
GIVE starter et nyt laboratorium i sit globale forskningshovedkvarter i Niskayuna, New York, der er dedikeret til at omdanne tredimensionel printteknologi til et levedygtigt middel til at fremstille funktionelle dele til en række af dets virksomheder, herunder dem, der involverer sundhedspleje og rumfart. Virksomheden sigter mod at udnytte teknologiens potentiale til at lave dele, der er lettere, yder bedre og koster mindre end dele fremstillet med konventionelle fremstillingsteknikker.
Lettere belastning: Et konventionelt hængsel til dækslet på en jetmotor (øverst) kunne erstattes af det mere indviklede i bunden, som er lige så stærkt, men vejer halvt så meget. Det nye design, skabt af EADS, er gjort praktisk med tredimensionel printteknologi.
Teknologi til udskrivning af tredimensionelle objekter har eksisteret i årtier, men dens anvendelser har stort set været begrænset til nyhedsgenstande og specialiseret specialfremstilling, såsom fremstilling af personlige proteser. Men teknologien er nu forbedret til det punkt, at disse printere kan lave indviklede genstande af holdbare materialer, herunder keramik og metaller såsom titanium og aluminium, med opløsning på skalaen af titusinder af mikrometer.
Som et resultat, virksomheder som GE og den europæiske forsvars- og rumfartsgigant EADS arbejder på at anvende det i situationer, der er mere beslægtet med konventionel fremstilling, hvor der er behov for et stort antal af den samme del.
GEs første anvendelse af teknologien kunne være ultralydsmaskiner, der er billigere og yder bedre end nuværende versioner. En af de dyreste dele af en ultralydsmaskine er den enhed, der omdanner elektroniske signaler til lyd og tilbage igen - den del, der presses mod en persons hud under en ultralyd. Disse transducere består af tusindvis af små søjler med en afstand på kun 30 til 40 mikrometer fra hinanden, hvor hver søjle er ekstremt tynd, omkring otte til 10 gange højere end de er brede. Det er ekstremt svært at lave sådanne dele ved hjælp af støbning, da det er svært at frigøre delen fra formen. Så GE laver dem ved hjælp af et præcist skæreværktøj, der meget langsomt skærer væk i en del keramik. Processen er langsom og dyr og kan kun bruges til at lave et begrænset udvalg af former.
Multimedier
GE og EADS laserudskrivningsproces
Nu har GE udviklet en ny printteknologi, der spreder et tyndt lag af en opslæmning sammensat af keramik indlejret i en polymerprecursor. Når et mønster af ultraviolet lys projiceres på dette lag, størkner materialet kun, hvor det er blevet udsat for lyset. Endnu et lag gylle spredes ud ovenpå og blinkes med lys, og strukturen bygges på denne måde op lag for lag.
Processen er stadig ikke klar til masseproduktion, siger Prabhjot Singh, en maskiningeniør og projektleder hos GE Research. Men fordi processen er hurtigere og sparer materiale, kan den opnå en størrelsesordensreduktion i omkostningerne, siger han. GE-designere, der bruger den nye proces, kan forbedre transducerens ydeevne, fordi de ikke vil være så begrænsede i de former for former, de kan lave. Dette kan føre til ultralyd med højere opløsning.
GE undersøger også muligheden for at printe nogle flydele, en strategi EADS også for nylig har fulgt. På EADS-laboratoriet i Filton, U.K., demonstrerede forskere, at de kan udskrive flere forskellige metaldele til fly med en teknologi, der bruger en laser til at opvarme metalpulver, indtil de danner solide metalformer. Ved hjælp af denne teknik har EADS trykt metalhængsler til motordæksler: hængslerne gør det muligt for dækslerne at svinge op til motorvedligeholdelse. Delene har indviklede former, der bevarer styrken, samtidig med at vægten af delen halveres. Det nye hængsel er blevet underkastet de test, der bruges til konventionelle dele og har vist sig at opfylde ydeevnekravene. Vægtbesparelser er afgørende i rumfartsindustrien. Ifølge EADS kan en reduktion af et flys vægt med kun et kilo resultere i brændstofbesparelser på $3.000 om året, eller $100.000 over 30 år - den typiske levetid for et fly.
For at være sikker er teknologien stadig begrænset. Selvom mange funktionelle metallegeringer kan udskrives, kan de højtydende, der bruges inde i en motor endnu ikke fremstilles på denne måde (sådanne dele kræver et niveau af præcis kontrol over materialernes temperaturer under forarbejdning, som ikke kan opnås endnu på tryk). GE vil bruge den nye teknologi til at udskrive motordele - såsom turbinevinger - men kun til at teste visse egenskaber ved et design, såsom dets aerodynamik, og ikke dets evne til at overleve høje temperaturer og tryk. Singh siger, at dette kunne hjælpe med at fremskynde designprocessen ved at gøre det muligt at få bygget en højpræcisionsdel på uger i stedet for måneder.
Den anden hovedbegrænsning ved teknologien er størrelsen af de objekter, den kan udskrive. Afhængigt af materialet og printeren er det muligt at printe ting, der er få centimeter på tværs til højst noget nær en meter. Udskrivning af vinger eller dele til nogle af GE's store kraftværksturbiner er stadig ikke muligt. Og der er nogle ting, der sandsynligvis aldrig vil blive lavet ved hjælp af tredimensionel udskrivning. Det vil aldrig blive brugt til at lave noget såsom negle. Men i sidste ende kunne det bruges til at lave de værktøjer, der laver negle, siger Jonathan Meyer, leder af forskningsteamet hos EADS Innovation Works.