Sekureva kweSmarTech, kambani inopa mazano ekugadzira tekinoroji, ndege ndiyo indasitiri yechipiri pakukura inoshumirwa nekugadzira zvinhu zvekuwedzera (AM), yechipiri mushure memishonga. Zvisinei, kuchine kusaziva kwekugona kwekugadzira zvinhu zvekuwedzera zveceramic mukugadzirwa nekukurumidza kwezvikamu zvemuchadenga, kuwedzera kuchinjika uye kushanda zvakanaka kwemari. AM inogona kugadzira zvikamu zveceramic zvakasimba uye zvakareruka nekukurumidza uye zvinoderedza mari yevashandi, kuderedza kuungana nemaoko, uye kuvandudza kushanda zvakanaka nekushanda kuburikidza nedhizaini yakagadzirwa nekugadzira modhi, nokudaro ichideredza huremu hwendege. Pamusoro pezvo, tekinoroji yeceramic yekugadzira zvinhu zvekuwedzera inopa kutonga kwezvikamu zvakapedzwa zvezvinhu zvidiki pane 100 microns.
Zvisinei, izwi rekuti ceramic rinogona kukonzera pfungwa isiriyo yekuti simbi hadzina kusimba. Kutaura zvazviri, ceramic dzinogadzirwa nekuwedzera dzinogadzira zvikamu zvakareruka, zvakapfava zvine simba guru rekuvaka, kusimba, uye kuramba kupisa kwakasiyana-siyana. Makambani ari kutarisira ramangwana ari kushandisa zvinhu zvekugadzira ceramic, zvinosanganisira nozzles nemapropellers, zvinodzivirira magetsi uye turbine blades.
Semuenzaniso, alumina ine hunyoro hwakanyanya ine kuomarara kwakanyanya, uye inodzivirira ngura zvakanyanya uye inogona kupisa zvakanyanya. Zvinhu zvakagadzirwa nealumina zvinodzivirirawo kupisa kwemagetsi pakupisa kwakanyanya kunowanikwa muhurongwa hwemuchadenga.
Zvigadzirwa zvesimbi zvakagadzirwa neZirconia zvinogona kusangana nezvishandiso zvakawanda zvine zvinodiwa zvakanyanya uye zvine simba guru rekugadzira zvinhu, zvakaita sekuumba simbi yepamusoro, mavharuvhu nemabheringi. Zvigadzirwa zvesimbi zvakagadzirwa neSilicon nitride zvine simba guru, kusimba kwakanyanya uye kuramba kupisa kwakanyanya, pamwe nekudzivirira ngura kwemaacid akasiyana-siyana, alkalis nesimbi dzakanyungudutswa. Silicon nitride inoshandiswa kune zvinodzivirira kupisa, maimpeller, uye maantenna e dielectric ane kupisa kwakanyanya.
Zviumbwa zvesimbi zvinopa hunhu hwakasiyana-siyana hunodiwa. Zviumbwa zvesimbi zvakagadzirwa nesilicon zvakawedzerwa nealumina ne zircon zvakaratidza kuti zvinoshanda zvakanaka mukugadzira ma crystal castings e single turbine blades. Izvi zvinodaro nekuti ceramic core yakagadzirwa nechinhu ichi ine kupisa kwakaderera kusvika ku1,500°C, ine maburi akawanda, ine surface quality yakanaka uye inogona kuyerera zvakanaka. Kudhinda ma cores aya kunogona kugadzira magadzirirwo e turbine anogona kumira tembiricha yepamusoro yekushanda uye kuwedzera kushanda zvakanaka kweinjini.
Zvinozivikanwa kuti kugadzira kana kugadzira zvinhu zveceramic nejekiseni kwakaoma zvikuru, uye kugadzira kunoita kuti zvinhu zviri kugadzirwa zvisawanikwe zvakanaka. Zvinhu zvakaita semadziro matete zvakaomawo kugadzira.
Zvisinei, Lithoz inoshandisa kugadzira ceramic yakagadzirwa ne lithography (LCM) kugadzira zvinhu zve ceramic zve 3D zvakagadzirwa nemaumbirwo akajeka uye akaomarara.
Kutanga kubva pamuenzaniso weCAD, zvirevo zvakadzama zvinoendeswa kuprinta ye3D nedhijitari. Wobva waisa upfu hweceramic hwakagadzirwa nemazvo pamusoro pevhati rinoonekera. Chikuva chekuvaka chinofambiswa chinonyudzwa mumatope uye chobva chaiswa pachena kune chiedza chinoonekwa kubva pasi. Mufananidzo we layer unogadzirwa nedhijitari micro-mirror device (DMD) yakabatana nesystem yeprojekti. Nekudzokorora maitiro aya, chikamu chegirini chine mativi matatu chinogona kugadzirwa layer ne layer. Mushure mekupisa mushure mekugadzirisa, binder inobviswa uye zvikamu zvegirini zvinosanganiswa nemaitiro ekupisa akakosha - kugadzira chikamu checeramic chakakora chose chine hunhu hwakanaka hwemakanika uye kunaka kwepamusoro.
Tekinoroji yeLCM inopa nzira itsva, isingadhuri uye inokurumidza yekudyara mari yekugadzira zvikamu zveinjini yeturbine - ichipfuura kugadzirwa kwemould kunodhura uye kunorwadza kunodiwa pakuumba majekiseni uye kuumba wax kwakarasika.
LCM inogonawo kuita magadzirirwo asingagone kuitwa nedzimwe nzira, uku ichishandisa zvinhu zvishoma kupfuura dzimwe nzira.
Pasinei nekukwanisa kukuru kwezvinhu zveceramic uye tekinoroji yeLCM, kuchine musiyano pakati pevagadziri vezvishandiso zvepakutanga zveAM (OEM) nevagadziri vendege.
Chimwe chikonzero chingave kuramba nzira itsva dzekugadzira mumaindasitiri ane zvinodiwa zvakanyanya zvekuchengetedza uye zvemhando yepamusoro. Kugadzira ndege kunoda maitiro akawanda ekuongorora uye ekuongorora, pamwe nekuyedzwa kwakasimba uye kwakasimba.
Chimwe chipingamupinyi chinosanganisira kutenda kuti kudhinda kwe3D kunonyanya kukodzera kamwe chete nekukurumidza, pane chero chinhu chinogona kushandiswa mumhepo. Zvakare, uku kusanzwisisana, uye zvikamu zveceramic zvakadhindwa zve3D zvakaratidzwa kuti zvinoshandiswa mukugadzirwa kwezvinhu zvakawanda.
Muenzaniso wekugadzirwa kwemashizha eturbine, uko nzira yeAM ceramic inogadzira macores e single crystal (SX), pamwe nedirectional solidification (DS) uye equiaxed casting (EX) superalloy turbine blades. Macores ane zvivakwa zvebazi zvakaoma, madziro akawanda uye mipendero yekumashure iri pasi pe200μm anogona kugadzirwa nekukurumidza uye nemutengo wakaderera, uye zvikamu zvekupedzisira zvine kurongeka kwakaringana uye kupedzisa kwepamusoro kwakanaka.
Kuvandudza kutaurirana kunogona kusanganisa vagadziri vendege neAM OEMs uye kuvimba zvizere nemidziyo yeceramic inogadzirwa uchishandisa LCM nedzimwe tekinoroji. Tekinoroji nehunyanzvi zviripo. Zvinoda kushandura mafungiro kubva kuAM kune R&D uye prototyping, uye kuzviona senzira yekufambira mberi kune mashandisirwo makuru ekutengeserana.
Pamusoro pedzidzo, makambani emuchadenga anogonawo kushandisa nguva muvashandi, mainjiniya, uye kuyedza. Vagadziri vanofanirwa kuziva mitemo yakasiyana uye nzira dzekuongorora ceramics, kwete simbi. Semuenzaniso, mitemo miviri mikuru yaLithoz yeASTM yekuvaka ceramics ndeyeASTM C1161 yekuyedza simba uye ASTM C1421 yekuyedza kuoma. Mitemo iyi inoshanda kune ceramics dzinogadzirwa nenzira dzese. Mukugadzira ceramic additives, danho rekudhinda ingori nzira yekugadzira, uye zvikamu zvinopinda mumhando imwechete yekupisa seceramics yechinyakare. Nokudaro, chimiro che microstructure chezvikamu zveceramic chichave chakafanana nekugadzira kwakajairika.
Zvichibva pakufambira mberi kwezvinhu netekinoroji, tinogona kutaura nechivimbo kuti vagadziri vachawana ruzivo rwakawanda. Zvinhu zvitsva zveceramic zvichagadzirwa uye zvichagadziriswa zvinoenderana nezvinodiwa zveinjiniya. Zvikamu zvakagadzirwa neAM ceramics zvichapedzisa maitiro ekupa chitupa chekushandisa mundege. Uye zvichapa maturusi ari nani ekugadzira, akadai sesoftware yekuvandudza modhi.
Nekushandira pamwe nenyanzvi dzehunyanzvi dzeLCM, makambani emuchadenga anogona kutanga maitiro eAM ceramic mukati - kuderedza nguva, kuderedza mitengo, uye kugadzira mikana yekuvandudza pfuma yepfungwa yekambani. Nekuona mberi uye kuronga kwenguva refu, makambani emuchadenga anoisa mari muhunyanzvi hweceramic anogona kuwana mabhenefiti makuru muhuwandu hwavo hwese hwekugadzira mumakore gumi anotevera uye anopfuura.
Nekutanga kushandira pamwe neAM Ceramics, vagadziri vemidziyo yemuchadenga vachagadzira zvinhu zvaisambofungidzirwa kare.
About the author: Shawn Allan is the vice president of additive manufacturing expert Lithoz. You can contact him at sallan@lithoz-america.com.
Shawn Allan achataura nezvematambudziko ekutaura zvinobudirira zvakanakira kugadzirwa kwezvinowedzera zveceramic paCeramics Expo muCleveland, Ohio musi wa1 Gunyana, 2021.
Kunyangwe kugadzirwa kwemaitiro ekubhururuka kwe hypersonic kwave kuripo kwemakumi emakore, ikozvino kwave chinhu chinonyanya kukosheswa mukudzivirira kwenyika yeUS, zvichiunza munda uyu mukukura nekukurumidza uye shanduko. Semunda wakasiyana wezvidzidzo zvakasiyana-siyana, dambudziko nderekutsvaga nyanzvi dzine hunyanzvi hunodiwa kuti dzikurudzire kukura kwawo. Zvisinei, kana pasina nyanzvi dzakakwana, zvinogadzira mukaha wekuvandudza, senge kuisa dhizaini yekugadzira (DFM) kutanga muchikamu cheR&D, uye wozoshanduka kuita mukaha wekugadzira kana zvanonoka kuita shanduko dzinoshanda.
Masangano ekubatsirana, akadai seUniversity Alliance for Applied Hypersonics (UCAH) achangoburwa, anopa nzvimbo yakakosha yekusimudzira matarenda anodiwa kuti afambise mberi basa iri. Vadzidzi vanogona kushanda zvakananga nevaongorori veyunivhesiti nevashandi veindasitiri kuti vagadzire tekinoroji uye vafambise mberi tsvakurudzo yakakosha yehypersonic.
Kunyangwe hazvo UCAH nedzimwe sangano rekudzivirira dzakabvumidza nhengo kuti dziite mabasa akasiyana-siyana einjiniya, basa rakawanda rinofanira kuitwa kuti pave nehunyanzvi hwakasiyana-siyana uye hune ruzivo, kubva pakugadzira kusvika pakugadzira zvinhu uye kusarudza kusvika kumashopu ekugadzira.
Kuti vape kukosha kwakasimba mumunda uyu, mubatanidzwa wemayunivhesiti unofanirwa kuisa pamberi kukura kwevashandi nekuita zvinoenderana nezvinodiwa neindasitiri, kubatanidza nhengo mukutsvaga kwakakodzera indasitiri, uye kuisa mari muchirongwa ichi.
Pakuchinja tekinoroji ye hypersonic kuita mapurojekiti makuru anogadzirwa, musiyano uripo wehunyanzvi hwevashandi veinjiniya nekugadzira ndiwo dambudziko guru. Kana tsvakiridzo yekutanga ikasayambuka mupata uyu werufu unonzi zvakakodzera—musiyano uripo pakati peR&D nekugadzira, uye mapurojekiti mazhinji ane chinangwa akakundikana—saka tinenge tarasikirwa nemhinduro inoshanda uye inogoneka.
Indasitiri yekugadzira yeUS inogona kukurumidzisa kumhanya kwe supersonic, asi njodzi yekusaririra ndeyekuwedzera huwandu hwevashandi kuti huenderane. Saka, hurumende nemasangano ekuvandudza mayunivhesiti vanofanirwa kushanda pamwe nevagadziri kuti vagadzire zvirongwa izvi.
Indasitiri iyi yakasangana nemikana yehunyanzvi kubva kumaworkshop ekugadzira zvinhu kusvika kumainjiniya marabhoritari - mikana iyi inongowedzera chete kana musika we hypersonic uchikura. Matekinoroji ari kusimukira anoda vashandi vatsva kuti vawedzere ruzivo mubasa iri.
Basa reHypersonic rinobata nzvimbo dzakasiyana-siyana dzezvinhu zvakasiyana-siyana uye magadzirirwo, uye nzvimbo imwe neimwe ine matambudziko ayo ehunyanzvi. Zvinoda ruzivo rwakadzama, uye kana pasina hunyanzvi hunodiwa, izvi zvinogona kukonzera zvipingamupinyi pakukura nekugadzirwa. Kana tisina vanhu vakakwana kuti tirambe tichishanda, hazvizokwanisike kuenderana nekudiwa kwekugadzirwa nekukurumidza.
Semuenzaniso, tinoda vanhu vanogona kugadzira chigadzirwa chekupedzisira. UCAH nedzimwe sangano dzakakosha mukusimudzira kugadzirwa kwemazuva ano uye kuona kuti vadzidzi vanofarira basa rekugadzira vanobatanidzwa. Kuburikidza nemabasa akasiyana-siyana ekuvandudza vashandi, indasitiri iyi ichakwanisa kuchengetedza mukana wekukwikwidzana muzvirongwa zvendege zve hypersonic mumakore mashoma anotevera.
Nekugadza UCAH, Dhipatimendi reDziviriro riri kugadzira mukana wekushandisa nzira yakatarisana nekuvaka hunyanzvi munzvimbo iyi. Nhengo dzese dzemubatanidzwa dzinofanira kushanda pamwe chete kudzidzisa hunyanzvi hwevadzidzi kuitira kuti tigone kuvaka nekuchengetedza simba rekutsvagisa uye kuriwedzera kuti ribudise mhedzisiro inodiwa nenyika yedu.
Sangano reNASA Advanced Composites Alliance iro rava kuvharwa, muenzaniso wekubudirira kwekushanda nesimba mukusimudzira vashandi. Kubudirira kwaro kunobva mukubatanidza basa reR&D nemabasa eindasitiri, izvo zvinoita kuti hunyanzvi huwedzere mukusimudzira nharaunda yese. Vatungamiriri veindasitiri vakashanda zvakananga neNASA nemayunivhesiti pamapurojekiti kwemakore maviri kusvika mana. Nhengo dzese dzakawana ruzivo rwehunyanzvi neruzivo, vakadzidza kushanda pamwe chete munzvimbo isina makwikwi, uye vakarera vadzidzi vekoreji kuti vakure kuti vakudze vatambi vakakosha muindasitiri mune ramangwana.
Rudzi urwu rwekuvandudza vashandi runozadza mipata iri muindasitiri uye runopa mikana kumabhizinesi madiki kuti atange nekukurumidza uye asiyanise nzvimbo iyi kuti awedzere kukura kunobatsira zvirongwa zvekuchengetedza nyika yeUS uye kuchengetedzwa kwehupfumi.
Mibatanidzwa yemayunivhesiti kusanganisira UCAH zvinhu zvakakosha mumunda we hypersonic uye indasitiri yekudzivirira. Kunyangwe tsvakurudzo yavo yakasimudzira hunyanzvi hutsva, kukosha kwavo kukuru kuri mukukwanisa kwavo kudzidzisa chizvarwa chedu chinotevera chevashandi. Sangano iri ikozvino rinofanira kukoshesa mari muzvirongwa zvakadaro. Nekuita izvi, vanogona kubatsira kukurudzira kubudirira kwenguva refu kwe hypersonic innovation.
About the author: Kim Caldwell leads Spirit AeroSystems’ R&D program as a senior manager of portfolio strategy and collaborative R&D. In her role, Caldwell also manages relationships with defense and government organizations, universities, and original equipment manufacturers to further develop strategic initiatives to develop technologies that drive growth. You can contact her at kimberly.a.caldwell@spiritaero.com.
Vagadziri vezvigadzirwa zvakaoma uye zvakagadzirwa neunyanzvi hwepamusoro (zvakaita sezvikamu zvendege) vakazvipira kuita zvinhu zvakanaka nguva dzese. Hapana mukana wekufambisa zvinhu.
Nekuti kugadzirwa kwendege kwakaoma zvikuru, vagadziri vanofanirwa kunyatso tarisa maitiro emhando yepamusoro, vachinyatso teerera nhanho imwe neimwe. Izvi zvinoda kunzwisisa kwakadzama kwekuti vangagadzirisa sei uye vagadzirise sei nyaya dzekugadzirwa, mhando, kuchengetedzeka, uye cheni yekugovera zvinhu uku vachisangana nezvinodiwa nemitemo.
Nekuti zvinhu zvakawanda zvinokanganisa kuendeswa kwezvigadzirwa zvemhando yepamusoro, zvakaoma kutarisira maodha ekugadzira akaomarara uye anochinja-chinja nguva nenguva. Maitiro emhando yepamusoro anofanira kunge achichinja-chinja mune zvese zvinoitwa pakuongorora nekugadzira, kugadzira nekuyedza. Nekuda kweIndustry 4.0 strategies uye mhinduro dzemazuva ano dzekugadzira, matambudziko aya emhando yepamusoro ave nyore kutonga nekukunda.
Chinangwa chekare chekugadzira ndege chagara chiri pazvinhu. Matambudziko mazhinji emhando yepamusoro anogona kunge ari kutyoka, ngura, kuneta kwesimbi, kana zvimwe zvinhu. Zvisinei, kugadzirwa kwendege dzanhasi kunosanganisira matekinoroji epamusoro-soro anoshandisa zvinhu zvinodzivirira. Kugadzirwa kwezvigadzirwa kunoshandisa maitiro akanyanya uye akaomarara uye masisitimu emagetsi. Mhinduro dzesoftware yekutarisira mashandiro emagetsi dzinogona kusakwanisa kugadzirisa matambudziko akaomarara zvakanyanya.
Zvikamu zvakaoma zvinogona kutengwa kubva kumakambani epasi rose ekutengesa, saka kutarisirwa kwakawanda kunofanira kupihwa pakuzviisa pamwe chete mukuita kwekugadzira. Kusava nechokwadi kunounza matambudziko matsva pakuonekwa kwecheni yekutengesa uye manejimendi yemhando. Kuve nechokwadi chekuti zvikamu zvakawanda uye zvigadzirwa zvakapedzwa zvakanaka kunoda nzira dziri nani uye dzakabatana dzemhando yepamusoro.
Indasitiri 4.0 inomiririra kukura kweindasitiri yekugadzira, uye matekinoroji akawanda epamusoro anodiwa kuti asangane nezvinodiwa zvemhando yepamusoro. Matekinoroji anotsigira anosanganisira Industrial Internet of Things (IIoT), digital threads, augmented reality (AR), uye predictive analytics.
Quality 4.0 inotsanangura nzira yekugadzira inotungamirwa nedata inosanganisira zvigadzirwa, maitiro, kuronga, kutevedzera mitemo uye mitemo. Yakavakirwa pane kutsiva nzira dzemhando dzechinyakare, ichishandisa matekinoroji matsva akafanana neaya emakambani ayo, anosanganisira kudzidza kwemuchina, zvishandiso zvakabatana, cloud computing, uye mapatya edhijitari kushandura mashandiro esangano uye kubvisa zvigadzirwa kana maitiro anogona kukanganisa. Kubuda kweQuality 4.0 kunotarisirwa kuchinja tsika yebasa nekuwedzera kuvimba nedata uye kushandiswa kwakadzama kwemhando sechikamu chenzira yekugadzira zvigadzirwa.
Quality 4.0 inobatanidza nyaya dzekushanda uye dzehungwaru (QA) kubva pakutanga kusvika padanho rekugadzira. Izvi zvinosanganisira maitiro ekufunga uye kugadzira zvigadzirwa. Mhedzisiro yeongororo yeindasitiri ichangoburwa inoratidza kuti misika mizhinji haina nzira yekuchinja dhizaini otomatiki. Maitiro ekushandisa nemaoko anosiya mukana wezvikanganiso, kungave kukanganisa kwemukati kana kutaurirana dhizaini uye shanduko kune cheni yekugovera.
Pamusoro pekugadzira, Quality 4.0 inoshandisawo kudzidza kwemuchina kunotarisa maitiro ekugadzirisa marara, kuderedza kugadzirisa patsva, uye kugadzirisa maparamita ekugadzira. Pamusoro pezvo, inogadzirisawo matambudziko ekushanda kwechigadzirwa mushure mekutumirwa, inoshandisa mhinduro panzvimbo kuti ivandudze software yechigadzirwa iri kure, inochengetedza kugutsikana kwevatengi, uye pakupedzisira inoita kuti bhizinesi ridzokororwe. Iri kuva mubatsiri asingaparadzaniswi weIndustry 4.0.
Zvisinei, mhando haingoshandi chete kune mamwe mabhizinesi akasarudzwa ekugadzira. Kubatanidzwa kweQuality 4.0 kunogona kuisa nzira yakazara yemhando yepamusoro mumasangano ekugadzira, zvichiita kuti simba rekuchinja redata rive chikamu chakakosha chekufunga kwemakambani. Kutevedzera mitemo pamatanho ese esangano kunobatsira mukuumbwa kwetsika yemhando yepamusoro.
Hapana nzira yekugadzira inogona kufamba zvakanaka munguva yose. Kuchinja kwemamiriro ezvinhu kunokonzera zviitiko zvisingatarisirwi zvinoda kugadziriswa. Avo vane ruzivo mumhando vanonzwisisa kuti zvese ndezvekufamba kusvika pakukwana. Unoita sei kuti mhando isanganiswe mumaitiro ekuona matambudziko nekukurumidza sezvinobvira? Uchaitei kana wawana chikanganiso? Pane zvimwe zvinhu zvekunze zvinokonzera dambudziko iri here? Ndezvipi zvaungaite pachirongwa chekuongorora kana maitiro ekuyedza kudzivirira dambudziko iri kuti risaitike zvakare?
Gadzirira pfungwa yekuti maitiro ese ekugadzira ane maitiro emhando anoenderana uye anoenderana. Fungidzira ramangwana rine hukama hwemunhu mumwe nemumwe uye nguva dzose uchiyera mhando. Pasinei nezvinoitika zvisina tsarukano, mhando yakakwana inogona kuwanikwa. Nzvimbo yega yega yebasa inoongorora zviratidzo uye zviratidzo zvakakosha zvekushanda (KPIs) zuva nezuva kuti ione nzvimbo dzekuvandudza matambudziko asati aitika.
Muhurongwa uhwu hwe "closed-loop", maitiro ega ega ekugadzira ane fungidziro yemhando, iyo inopa mhinduro yekumisa maitiro, kubvumira maitiro acho kuenderera mberi, kana kugadzirisa panguva chaiyo. Hurongwa uhwu hahukanganisirwi nekuneta kana kukanganisa kwevanhu. Hunhu hwe "closed-loop" hwakagadzirirwa kugadzirwa kwendege hwakakosha kuti uwane mazinga emhando yepamusoro, kupfupisa nguva yekutenderera, uye kuve nechokwadi chekutevedzera mitemo yeAS9100.
Makore gumi apfuura, pfungwa yekutarisa QA pakugadzira zvigadzirwa, tsvakiridzo yemusika, vatengesi, masevhisi ezvigadzirwa, kana zvimwe zvinhu zvinokanganisa kugutsikana kwevatengi yakanga isingagoneke. Kugadzira zvigadzirwa kunonzwisiswa kuti kunobva kune vane masimba makuru; mhando ndeyekuita magadzirirwo aya pamutsetse wekugadzira, pasinei nekusakwana kwawo.
Nhasi, makambani mazhinji ari kufunga patsva maitiro ekuita bhizinesi. Mamiriro ezvinhu aripo muna 2018 angasachakwanisiki. Vagadziri vakawanda vari kuwedzera kuva vakangwara uye vakangwara. Ruzivo rwakawanda rwuripo, zvinoreva kuti hungwaru huri nani hwekuvaka chigadzirwa chakakodzera kekutanga, nekushanda kwakasimba uye kushanda zvakanaka.