3D baskı havacılık ve uzay endüstrisini ele geçiriyor

Mika Altmann 3D baskı konusunda büyük bir heyecan duyuyor: “Geleneksel olarak üretilemeyen malzemeleri geliştirmek için lazerleri kullanabiliriz. Bir bileşenin özelliklerini, yapısını, ne kadar güçlü veya esnek olduğunu belirleyebiliriz. Ancak malzemenin en küçük alanlarını da farklı şekilde tasarlayabiliriz.” Altmann, sürecin potansiyelinin tükenmekten çok uzak olduğuna inanıyor. Leibniz Malzeme Odaklı Teknolojiler Enstitüsü'ndeki doktora öğrencisini harekete geçiren şey tam olarak budur. Altmann, “Döngüsel ekonomide sürdürülebilir havacılık için teknolojiler ve onarım süreçleri” (TIRIKA) projesi üzerinde çalışıyor.

3D baskılı parçaların faydaları

Aynı zamanda 3D baskılı titanyum bileşenlerin daha ekonomik ve ekolojik olarak üretilebileceği süreçlerin iyileştirilmesiyle de ilgilidir. Alanlardan biri, uçağın birçok alanında kullanılan braketler gibi güvenlik açısından kritik olmayan bağlantı elemanlarının üretimidir. 3D baskı sırasında oluşturulan bileşenlerdeki gözenekleri kapatmak için şimdiye kadar bileşenler ısı, basınç ve ardından soğutma kombinasyonunu içeren karmaşık bir işleme tabi tutuldu. Bu, bir soy gaz olan argon kullanılarak 1.400 santigrat dereceye kadar sıcaklıklarda ve 2.000 bar basınçta yüksek basınçlı bir silindirde gerçekleşir. Sorun: Altmann, “Süreç enerji yoğun ve inanılmaz derecede pahalı” diyor.

Altmann'ın ekibi gücü, sertliği ve gerilebilirliği optimize etmek için sıcaklık aralıklarını ve süreleri değiştiriyor. Araştırmacı, “Örneğin, yüksek basınçlı fırını dakikada 10 ila 15 santigrat dereceye kadar ısıttık ve dakikada 1.600 santigrat dereceye kadar soğuttuk” diye açıklıyor. Amaç, katmanlı malzemenin potansiyelini en üst düzeye çıkarmak, sınırları keşfetmek ve zayıf noktaları belirlemektir. Çok sayıda testte bilim insanları numuneler üretti, bunların özelliklerini analiz etti ve inert gazlı fırının sonuçlarını yüksek basınçlı prosesin sonuçlarıyla karşılaştırdı. Altmann, “Çok umut verici sonuçlar elde ettik” diye vurguluyor.

Daha düşük ağırlıkla daha fazla güç

Fraunhofer Üretim Teknolojisi ve Uygulamalı Malzeme Araştırma Enstitüsü IFAM da 3D baskı üzerinde çalışıyor. Araştırma hedeflerinden biri, yazdırma sırasında karmaşık bileşenleri stabilize eden destek yapılarının kaldırılmasını basitleştirmektir. IFAM yapışma ve arayüz araştırma departmanı başkanı Stefan Dieckhoff, “Baskıdan sonra, çok zahmetli bir süreçle elle kaldırılmaları gerekiyor” diye açıklıyor. Bilim Bilgi Servisi'nin (IDW) bildirdiği gibi yüzde 15'e kadar daha güçlü bileşenler geliştirildi. Aynı zamanda üretimde istenilen özelliklerin elde edilmesi için daha az malzemeye ihtiyaç duyulur. Özellikle havacılık ve uzay teknolojisi sektöründe ağırlık tasarrufu, hem operasyonda hem de bileşenlerin üretiminde daha az yakıt ve daha düşük maliyetler anlamına gelir.

Federal Ekonomi ve Enerji Bakanlığı tarafından yaklaşık 20 milyon avroyla finanse edilen TIRIKA projesi, Bremen'deki Airbus Operasyonları liderliğinde bilim ve iş dünyasından bir düzineye yakın ortağı bir araya getiriyor. Bunlar, metallerin ve plastiklerin geri dönüşümü, tehlikeli maddelere alternatifler, dijitalleştirilmiş süreçler, daha çevre dostu onarım yöntemleri ve ağırlık azaltma önlemleri dahil olmak üzere sürdürülebilir havacılığa yönelik yaklaşımları araştırıyor.

1992'den bu yana IFAM'da çalışan Dieckhoff, “TIRIKA'nın çekiciliği, konu çeşitliliğidir. Bunu, bu büyüklükte ve genişlikte bir havacılık araştırma projesinde hiç yaşamamıştım” diyor. “TIRIKA, havacılıkta daha fazla sürdürülebilirlik araştırmak için birçok farklı disiplinin şirketlerle birlikte çalıştığı bir deniz feneri projesi. Bu özel bir şey,” diye kabul ediyor Anastasiya Tönjes. Leibniz Malzeme Odaklı Teknolojiler Enstitüsü'nde hafif malzemeler bölümüne başkanlık ediyor. Tönjes'e göre proje aynı zamanda Bremen'in bir bilim merkezi olarak gücünün de kanıtı.

(usz)