ساخت هواپیماهای سبک‌تر با چاپ سه بعدی قطعات

طی چند دهه‌ی گذشته، چاپ سه بعدی فلزات را تمرین کرده‌ایم. به نظر می‌رسد اکنون این فناوری آن‌قدر پیشرفت کرده که بتوان از آن در تولید انبوه هم استفاده کرد. در سال‌های اخیر فروش ماشین‌هایی که می‌توانند قطعات فلزی را چاپ سه بعدی کنند افزایش یافته است. به خصوص اینکه تولید کنندگان صنعت هوا-فضا، بیشتر به ساخت قطعات فلزی از طریق چاپ سه بعدی روی آورده‌اند. آن‌ها بعضی از قطعاتی که قبلا باید با روش‌های سخت و هزینه‌بر تولید می‌کردند را حالا با چاپ سه بعدی می‌سازند.

«تدی ولر» (Terry Wohler) سال‌هاست که صنعت چاپ سه‌ بعدی را زیر نظر دارد و آنالیزهای معتبری را در این زمینه ارائه می‌دهد. طبق گفته‌ی او، سال گذشته شرکت‌ها مختلف، ۸۰۸ ماشین مخصوص ساخت قطعات فلزی به صورت لایه به لایه (همان چاپ سه بعدی) خریدند. در سال ۲۰۱۴ این تعداد، ۵۵۰ دستگاه و سال ۲۰۱۳ تعداد آن ۳۵۳ دستگاه بود. ممکن است این تعداد کم به نظر برسد، ولی هرکدام از این ماشین‌ها از صدها هزار دلار تا یک میلیون دلار قیمت دارند. مثلا شرکت جنرال الکتریک، تولید تجاری نازل سوخت با استفاده از چاپ سه بعدی (برای موتورهای هواپیما) را شروع کرده و قصد دارد که تیراژ ساخت را به سالی ۳۰ هزار عدد برساند.

سازندگان ایمپلنت‌های دندان و تجهیزات ارتوپدی از اولین کسانی بودند که به سراغ استفاده از ماشین‌های چاپ سه بعدی قطعات رفتند. آن‌ها چند سالیست که با استفاده از این فناوری، ایمپلنت‌هایی برای به کارگیری در بدن انسان می‌سازند. ولی حالا ورود صنعت هوا-فضا به این عرصه باعث شده که بتوان از این فناوری به صورت کاملا گسترده‌تر استفاده و تجارت آن را تا حد خیلی زیادی پر رونق کرد.

قطعات چاپ شده‌ی سه بعدی زیادی از شرکت‌های جنرال الکتریک و ایرباس آماده‌ی ورود به بازار هستند. جنرال الکتریک اکنون از این فناوری برای ساخت دو تا از پیچیده‌ترین قطعات موتور هواپیماهای جت خود استفاده می‌کند. یکی از آن‌ها نازل سوخت و دیگری قطعه‌ای برای نگهداری سنسورهای دما است. بعلاوه‌‌ی اینکه بعضی از قطعات موتورهای توربوپراپ را هم به همین شکل می‌سازد. آن‌ها در تلاشند تا انواع قطعات بیشتری را به همین شکل برای هواپیماها، ماهواره‌ها و موشک‌ها بسازند.

«تولید صنعتی افزایشی» (Industrial Additive Manufacturing) که آن را به نام چاپ سه بعدی هم می‌شناسیم، نیازمند یک منبع گرمایی خیلی قدرتمند است. این منبع گرمایی می‌تواند پرتوی لیزر یا الکترون باشد که پودر فلز را ذوب می‌کند و ماده‌ی مذاب را لایه به لایه طبق دستورالعملی خاص روی هم قرار می‌دهد. بدین ترتیب با سفت شدن دوباره‌ی لایه‌ها، قطعه ساخته می‌شود. این فناوری به خصوص برای ساختن قطعات پیچیده‌ای که حجم خیلی کوچکی دارند مفید است چرا که ساخت ابزارهایی برای تولید آن‌ها به خودی خود کار خیلی پیچیده و گران‌قیمتی است.

نازل سوختی که جنرال الکتریک به صورت سه بعدی ساخته، از ۱۸ قطعه‌ی مختلف ساخته شده که باید به یکدیگر جوش داده شوند. ولی یک نسخه‌ی جدیدتر هم وجود دارد که تک قطعه و ۲۵ درصد سبک‌تر است. این باعث می‌شود که مصرف سوخت تا حد زیادی کاهش یابد. در موتور جت جدیدی که جنرال الکتریک می‌سازد، ۱۹ تا از این نازل‌ها وجود دارد. قرار است که این شرکت هر سال ۳۰ هزار تا از آن‌ها را بسازد.

منبع: MIT Technology Review