3D-друк шасі самалёта і рамонт лопасцяў з тытанавых сплаваў

Шасі самалёта — гэта тып кампанента, які падвяргаецца велізарным сілам. Каб адаптавацца да навакольнага асяроддзя з высокімі сіламі, гэтыя дэталі каваныя з высокатрывалай сталі. Аднак з з'яўленнем тытанавых сплаваў шасі самалётаў паступова перайшлі на каваныя тытанавыя сплавы, паколькі тытанавыя сплавы валодаюць як высокай трываласцю, так і нізкай шчыльнасцю і могуць паменшыць сваю масу больш чым на 25%, што вельмі важна для самалётаў. Тытанавы сплаў, які выкарыстоўваецца ў шасі самалёта, — гэта Ti-10V-2Fe-3Al, з трываласцю на расцяжэнне 1190 МПа, што амаль у 2.2 разы больш, чым у алюмініевага сплаву 7075. З яго вырабляюцца многія дэталі шасі самалёта Boeing B777. Сплаў Ti-6Al-2Sn-2Zr-2Mo-2Cr, які да гэтага часу выкарыстоўваецца ў шасі, мае высокую трываласць і ўдарную глейкасць, але яго цана адносна высокая. Акрамя таго, сплаў Ti-6Al-4V у асноўным выкарыстоўваецца для коўкі дэталяў шасі верталётаў. Гэта найбольш шырока выкарыстоўваны тытанавы сплаў для аэракасмічнага і агульнага абсталявання. Ён мае больш нізкую цану, а яго трываласць і эксплуатацыйныя характарыстыкі ніжэйшыя, чым у вышэйзгаданых тытанавых сплаваў.

Умовы працы лапатак авіяцыйных рухавікоў надзвычай жорсткія. Яны не толькі працуюць пад высокімі тэмпературамі, але і павінны вытрымліваць высокі ціск і хуткасны паток паветра. Працуючы ў жорсткіх умовах "трох максімумаў", лапаткі авіяцыйных рухавікоў лёгка пашкоджваюцца, асабліва іх кончыкі, таму нагрузка на тэхнічнае абслугоўванне вялікая. Згодна з паведамленнем на сайце Aviation Weekly ад 15 верасня 2023 года, каб паменшыць нагрузку на тэхнічнае абслугоўванне і падоўжыць тэрмін службы лапатак, кампаніі Optomec і Acme Robotics Systems з ЗША каля двух гадоў сумесна распрацавалі аўтаматызаваную рабочую ўстаноўку для рамонту лапатак кампрэсара з тытанавых сплаваў авіяцыйных рухавікоў, якая з'яўляецца першай у свеце. Першапачатковая мэта распрацоўкі і вытворчасці гэтай сістэмы тэхнічнага абслугоўвання заключалася ў асноўным у рамонце кончыкаў лапатак кампрэсара з тытанавых сплаваў, якія зношваліся падчас выкарыстання рухавіка, а таксама ў рамонце пашкоджаных кончыкаў лапатак з нікелевых сплаваў і пярэдніх беражкоў лапатак. Аўтаматызаваны працоўны блок складаецца з 3 станцый, якія могуць выконваць шліфоўку наканечнікаў лязоў, 3D-друк, лазерную наплакаванне і пасляапрацоўку, у тым ліку 1 аўтаматычную станцыю загрузкі і разгрузкі паддонаў, 1 станцыю перагортвання паддонаў і 1 рабатызаваную сістэму апрацоўкі матэрыялаў, а таксама можа быць абсталяваны іншымі функцыямі, такімі як аўтаматычныя каардынатна-вымяральныя машыны і станцыі ачысткі.

OptoMec заявіла, што ў параўнанні з традыцыйнымі працэсамі рамонту лязачак з тытанавых сплаваў, такімі як апрацоўка на станках з ЧПУ і зварка вальфрамавага электрода ў інэртным газе (TIG), аўтаматызаваная рабочая ўстаноўка мае шэраг пераваг: хуткасць выканання аздаблення лязачак прыкладна ў 3-4 разы вышэйшая, чым пры аздабленні на станках з ЧПУ або ручной аздабленні; у параўнанні з ручнымі працэсамі якасць рамонту больш стабільная; кошт зніжаецца больш чым на 70%, і няма неабходнасці ў ручной зварцы і ручной аздабленні, што значна паляпшае якасць рамонту. OptoMec заявіла, што выкарыстанне эфектыўнай і паўтаральнай тэхналогіі рабатызаванай аздаблення можа значна палепшыць якасць працы цэнтраў тэхнічнага абслугоўвання рухавікоў і знізіць выдаткі на тэхнічнае абслугоўванне. Аўтаматызаваная рабатызаваная сістэма можа рамантаваць 85 000 лапатак кампрэсара з тытанавых сплаваў у год і сертыфікавана рэгулюючымі органамі грамадзянскай авіяцыі ў многіх краінах. Доўгатэрміновае камерцыйнае прымяненне паказала, што сістэма цалкам бяспечная і надзейная. Паводле паведамлення брытанскага сайта aero-mag ад 17 верасня гэтага года, Брытанскі інстытут аэракасмічных тэхналогій (ATI) запусціў даследчы і распрацоўчы праект пад назвай «Прарыў у індустрыі шасі (Ⅰ-Break)» з інвестыцыямі ў памеры 22.5 мільёна фунтаў стэрлінгаў. У праекце, які ўзначальвае Airbus, удзельнічаюць 15 кампаній, навукова-даследчых інстытутаў і універсітэтаў. Гэта будзе першы ў свеце выпадак 3D-друку дэталяў шасі самалётаў.

Праект Ⅰ-Break складаецца з чатырох рабочых пакетаў: WAAM3D адказвае за індустрыялізацыю хуткасці вытворчасці дугавога 3D-друку, кантроль мікраструктуры і механічных уласцівасцей для высокацэласных структурных прыкладанняў, анлайн-неразбуральны кантроль і вытворчасць прататыпаў дэталяў адпаведнага памеру і складанасці на мадэрнізаванай сістэме RoboWAAM; Крэнфілдскі ўніверсітэт у асноўным адказвае за даследаванне новых працэсаў і рашэнняў WAAM і праверку нанясення ключавых сплаваў; Стратклайдскі ўніверсітэт у асноўным адказвае за інавацыйную тэхналогію анлайн-дэфектаскапіі; PeakNDT - вытворца высокапрадукцыйных звычайных і фазаваных ультрагукавых прыбораў, а таксама адказвае за даследаванні анлайн-тэхналогій неразбуральнага кантролю.

Выкарыстанне тэхналогіі 3D-друку для дэталяў шасі самалётаў можа скараціць час выхаду самалётаў на рынак, палепшыць якасць прадукцыі і знізіць выкіды вуглякіслага газу на 20%. Даследаванні і распрацоўкі ў рамках гэтага праекта плануецца завяршыць да 2026 года. Працэс вытворчасці дэталяў шасі самалётаў па ўсім свеце паступова пяройдзе ад коўкі да 3D-друку.