ساخت افزودنی یک گام به اهداف صنعت هوانوردی نزدیک تر می شود.

14 ژوئن 2024 -توسط دانشگاه غرب-اعتبار: Pixabay از Pexels

صنعت هوانوردی به شدت برای کاهش اثرات زیست‌محیطی پرواز کار می‌کند، و ساخت افزودنی (AM) یک عامل کلیدی در این تلاش است. با این حال، برای اینکه این فناوری با استانداردهای بسیار بالای ایمنی و کیفیت صنعت مطابقت داشته باشد، درک کامل فرآیند مورد نیاز است. تحقیقات جدید Karthikeyan Thalavai Pandian، دانشگاه غرب، سوئد، قطعات مهمی را به این پازل کمک می کند.

هواپیماهای امروزی در حال حاضر شامل اجزای موتور هستند که با ساخت افزودنی تولید می شوند، اما برای کاربردهای کمتر حیاتی. با توجه به مزایای بی شمار این فناوری، سازنده موتور هواپیما GKN Aerospace قصد دارد قطعات بیشتری را در مواد بیشتری با استفاده از AM برای کاربردهای حیاتی تولید کند. دستیابی به این هدف مستلزم تحقیق و آزمایش گسترده است.

پاندیان پایان نامه دکترای خود را با تمرکز بر یکی از فناوری های AM به نام همجوشی بستر پودر پرتو الکترونی (PFB-EB) برای آلیاژهای تیتانیوم ارائه کرد.

AM مزایای زیادی دارد

“این فناوری ساخت برای اجزای خاصی بسیار جالب است. مصرف مواد را کاهش می دهد، هزینه ها را کاهش می دهد و در دراز مدت اثرات زیست محیطی را کاهش می دهد. علاوه بر این، این فناوری فرصت های جدیدی را برای ساخت هندسه های پیچیده تر از آنچه با روش های مرسوم ممکن است باز می کند. ریخته گری و آهنگری،” پاندیان توضیح می دهد.

تحقیقات او در درجه اول بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی آلیاژ تیتانیوم Ti-6Al-4V متمرکز شده است. این آلیاژ به دلیل استحکام بسیار بالا برای قطعات در بخش های کم دمای موتور هواپیما استفاده می شود.

“تمرکز من بر بهبود خواص خستگی مواد Ti-6Al-4V ساخته شده توسط PBF-EB بوده است. هنگام استفاده از این فناوری AM، کیفیت و نقص سطح می تواند بر خواص خستگی تاثیر بگذارد. اگر لایه سطحی بیش از حد ناصاف و ناهموار شود، عملکرد خستگی اجزاء را می توان کاهش داد. سطوح ساخته شده بر خواص خستگی تاثیر می‌گذارند. مانند زبری سطح، نقص در بخش عمده ای از اجزای AM می تواند برای عمر خستگی مضر باشد.

عملیات حرارتی جدید پس از ساخت

اجزای ساخته شده AM معمولاً تحت عملیات حرارتی پس از ساخت (پرس ایزواستاتیک داغ) قرار می گیرند. روش فعلی عملیات حرارتی پس از ساخت برای تکنیک‌های تولید مرسوم توسعه یافته است. این روش برای ساخت AM بهینه نیست زیرا بر استحکام استاتیکی تأثیر منفی می گذارد.

پاندیان ادامه می دهد: “من روش جدیدی را که برای تولید AM طراحی شده است بررسی کرده ام. این روش از دمای پایین تر استفاده می کند و چندین مزیت را ارائه می دهد: آلیاژ تیتانیوم استحکام ساکن را از دست نمی دهد و خواص خستگی قابل مقایسه با روش عملیات حرارتی استاندارد پس از ساخت است..”

برای اینکه صنعت هوانوردی از روش جدید پس از ساخت AM استفاده کند، باید بر اساس معیارهای ایمنی و کیفیت صنعت استاندارد شود.

پاندیان خاطرنشان می کند: “هنگامی که یک استاندارد وجود داشته باشد، صنعت می تواند به طور موثرتری از فناوری AM برای تولید قطعات بیشتر استفاده کند. این فناوری همچنین برای کاربردهای دیگر، مانند صنعت فناوری پزشکی که ایمپلنت تولید می کند، جالب است.”

با هدف کاهش نیاز به پس پردازش

یکی از اهداف اصلی پاندیان در تحقیقاتش توسعه فناوری AM برای کاهش ماشینکاری پس از ساخت و در عین حال رعایت الزامات کیفی بوده است که می توان با بهبود کیفیت سطح قطعات ساخته شده AM به آن دست یافت.

“با کاهش عمق پس از ساخت ماشین کاری از حدود 2 میلی متر به 1 میلی متر، در مواد و زمان در ساخت صرفه جویی می شود. اگر بتوان قطعات را به طور کامل در یک فرآیند AM بدون نیاز به پس پردازش ساخت، آنگاه واقعاً می توانیم ادعا کنیم که داریم. پاندیان می‌گوید که امروز ما در مورد دستیابی به «شکل شبکه» صحبت می‌کنیم.

پاندیان به‌عنوان یک دکتر تازه‌کار در فناوری تولید، اکنون تحقیقات خود را در نقش خود به‌عنوان مدرس ارشد در دانشگاه غرب پیش می‌برد.

“علاوه بر آموزش، من مشتاقانه منتظر کار با فرآیندهای AM بیشتر و مواد بیشتر با تمرکز بر خواص خستگی مواد و نحوه تضمین کیفیت با کمک هوش مصنوعی هستم.

“پس از یازده سال به عنوان یک توسعه دهنده محصول در Volvo Construction Equipment در هند، من نیاز داشتم تا بفهمم که چگونه خواص مواد بر محصول نهایی تاثیر می گذارد. اکنون، پس از اتمام تحصیلات دکترا، متقاعد شده ام که تحقیقات بیشتر در علم مواد می تواند موفقیت بزرگی ایجاد کند. تفاوت،” پاندیان نتیجه می گیرد.