המהפכה השקטה על הטארמק

כאשר אנו חושבים על הדפסה תלת מימדית, אנו לעתים קרובות לדמיין מדפסות תחביבים שהופכות צעצועי פלסטיק, מעבדות רפואיות בעלות אסתטיקה אישית, או יצרני חלל שיוצרים מצעים קלים של מנועים.לעיתים רחוקות עושה את הדימוי של מסלול - שפע עצום של אספלט, בטון, תחזוקה תעשייתית כבדה - כלומר, עבור העשור האחרון, שדות תעופה ורשויות התעופה ברחבי העולם כבר אימצו תוספת ארוכה של ציוד מעצורים, זמן קצר, בעיות לוגיסטיות איטיות, איטיות, איטיות, איטיות, בעיות ניהוליות, איטיות, ומהירות, איטיות, ואפקטיביות, ואפקטיביות, זמן רב.

מסלולי ריצה הם הרבה יותר מאשר רצועה של סלילה.הם מערכת אקולוגית מורכבת של מערכות תאורה, חותמת, רשתות ניקוז, מפרקי הרחבה, שמיכות בדיקה, ופירוק תשתיות.רבים מהמרכיבים האלה הם מותאם אישית לשדה תעופה ספציפי או אפילו מסלול מסוים. כאשר סדקי תאורה, מרוקנים מרוקנים מרוקנים, או סימן הוא ניזוק על ידי שלג, שבועות של החלמה, יכול לקחת חלק קבוע, או שבועות של אימון, כדי לתקן, או זמן קצר.

מאמר זה חוקר את הפוטנציאל הנוכחי של המדינה הנוכחית ואת הפוטנציאל העתידי של הדפסה תלת מימדית עבור רכיבים ותיקונים.We מכסה את היתרונות, היישומים בעולם האמיתי, האתגרים שנותרו, ואת התחזית עבור כלי מתפתח זה בניהול תשתיות תעופה.

מקרה של ייצור תוספתי ב Runway תחזוקה

תעשיית התעופה פועלת תחת לחץ עז למזער את זמן השבתה. A מסלול סגור עבור תיקונים יכול קשק לעיכובים בטיסה, ביטולים, והפסדי הכנסות משמעותיים עבור שדות התעופה וחברות התעופה.תחזוקה מסורתית מסתמכת על שרשרת אספקה שלא תוכנן למהירות או התאמה אישית.

מהירות: מקובץ דיגיטלי להתקין חלק

ייצור מסורתי של רכיב מסלול מותאם אישית - אומר, סימן אלומיניום לא סטנדרטי או צלחת כיסוי פולימר - חיוני ליצור עובש, כלי למעלה, או ממצמץ שטר. עבור מנה נמוכה, אחד- off, תהליך זה יכול לקחת שבועיים עד שישה שבועות.עם הדפסה 3D, ברגע שהחלק תוכנן ב- CAD (או הפוך מדגימה מובעת), ניתן לבצע תיקונים דחופים במהירות זו.

שדות תעופה מרכזיים, במיוחד באקלים הצפוני שבו פעולות החורף גורמים ללבוש כבד, כבר החלו לשמור על מדפסת 3D בתלות תחזוקה שלהם.היכולת להדפיס קליפ חלופי לאור קצה דרך תוך שעה ויש טכנאי להתקין אותו לפני הטיסה הבאה כבר לא חזון עתידני - זה קורה היום.

ניכוי מחירים מעבר לקניה ראשונה

חיסכון בעלויות מ הדפסה תלת מימדי לא רק ממחירי חלק נמוכים יותר, אלא משדות תעופה מופחתים ולוגיסטיקה.שדה התעופה מאגד באופן מסורתי ממציאים גדולים של רכיבים מגלגלי חילוף, שרבים מהם אף פעם לא ישמשו או עלולים להפוך מיושנים.קשרים אלה במעלה הון ומחסנים. ייצור תוספתי מאפשר ל"מחסן דיגיטלי": חנויות התעופה, במקום חלקי פיזי.

עלויות המשלוח גם צנחו.במקום לרבעון של 50 פאונד מיצרן מיוחד במדינה או במדינה אחרת, שדה התעופה מדפיס אותו באופן מקומי מפול של שפיכות או שקית של אבקה.עבור רכיבים קלים אך גדולים – כמו כיסויי פלסטיק עבור מפלט באורות מחוספסים – החיסכון הם משמעותיים.

התאמה: גודל אחד אינו מתאים לכל התחנות

לכל מסלול יש מפרטים ייחודיים המבוססים על הגיל, האקלים, עומס התנועה והתקנות המקומיות. חלקים סטנדרטיים לא תמיד מתאימים באופן מושלם, במיוחד עבור מסלולים ישנים שעברו שינויים חוזרים או ממדיים לאורך עשרות שנים של תחזוקה.דפסת 3D מאפשרת יצירת רכיבים מכוסים שמתאימים לגיאומטריה המדויקת הנדרשת.זה כולל גזים, ממלאים, מתאמת, ומדרגים כי יהיו ללא מטרות כלכליות לייצר שיטות מסורתיות.

עבור תיקונים זמניים במהלך עונות עמוסות, שדות תעופה יכולים להדפיס רכיבים הקרביים שנועדו להימשך, למשל, שלושה חודשים ולאחר מכן להיות מוחלפים בקלות על ידי חלק קבוע כאשר המסלול יש סגר מתוכנן.זה רק בזמן התאמה מפחית את השיבוש של תחזוקה לא מכוונת.

יישומים מתקדמים: מה יש להדפיס על Runways היום?

בעוד הפוטנציאל המלא של הדפסה תלת-ממדית עבור מסלולים עדיין מתפתח, כמה יישומים ספציפיים הוכחו בשדה על ידי שדות תעופה כגון ציריך, שיקגו או'האר, ואת הונג קונג אינטרנשיונל.

תאורה ותשתית חשמל

מערכות תאורה Runway מכילות מאות תיקונים - אורות מתקדמים, אורות קוהר, אורות סף - כל אחד עם דיור עדין, עדשות, ומצעים. אלה נחשפים לפיצוץ סילון, גשם, שלג וקרינת UV.בפיזור פלסטיק שבור, קפסולות עדשות מקופצות, וכיסויי ברג החסרים הם בין התיקונים הקטנים ביותר.

רכיבים חשמליים מורכבים יותר, כגון כיסויי צומת מותאם אישית או צינורות כבל עם גיאוגרפיות בקתות ייחודי, הם גם מועמדים מצוינים.התקדמות במשחות התנהגותיות מאפשרות הדפסה של מגעים חשמליים פשוטים או דיור חיישן, אם כי מרכיבים תאורה בעוצמה גבוהה עדיין דורשים ייצור מסורתי עבור הסמכה בטיחות.

Signage and Visual Guidance

תמרון וסימנים מונית - סימני הדרכה המנדט, סימני מיקום, סימני כיוון - נמצאים כל הזמן בסיכון מהתנגשות רכב, ונדליזם, ומזג אוויר. הצבת סימן מתכת גדול יכול להיות יקר ודורש ייצור מיוחד.עם מדפסת 3D גדול (או על ידי הדפסה לוחות קטנים יותר של החלפה), שדות תעופה יכולים לייצר גופי סימנים מותאמים אישית באתר מודפס.

סימן זמני לאזורי בנייה או סגירת המסלול הוא מקרה שימוש אידיאלי אחר.במקום להעביר סימנים פלסטיים מכווצים, שדות תעופה יכולים להדפיס אותם כנדרש, ולהבטיח שהם עומדים בסטנדרטים של רפלקטיביות מקומית ועמידות.

ניהול מים וניהול מים

מערכות ניקוז Runway כוללות גרטינג, ערוצים, וכיסויים מגושמים שצריכים לעמוד בעומסים כבדים. Metal gratings כבדות, יקרות להחליף, וכפוף לגניבתם. 3D-printed פולימר או חיזוק גרפיקות מורכבות יכול לשמש כתחליף ישיר שבו דרישות העומס מאפשרות.יותר חשוב, עיבוד מותאם אישית - כגון מעבר בין צינורות ניקוז ישנים וחדשים - ניתן לייצר במהירות כאשר נתיב נמצא מחדש, או מחוצה להסרחת, או מצריך להחליף את הנאות החלפה.

כלי ותחזוקה של עזרה

מעבר לחלקים בשימוש קצה, הדפסה תלת מימדית משמשת באופן נרחב ליצירת כלים ההתקנה, ג'יגס, ומדפי בדיקה.לדוגמה, כלי המאפשר טכנאים לברק במדויק על תערובות תאורה בבור גישה הדוק ניתן להדפיס ביום במקום לחכות שבועות עבור כלי מכוונן.קל חוסם, תבניות, ומושך מותאם אישית עבור מיצוי רכיבים תקועים כל הנפילה לקטגוריה זו, שיפור תחזוקה.

החלפה Tiles ו-Pabement Markers

כמה מסלולים להשתמש בין הסרת אריחי פלסטיק עבור משטחים זמניים או עבור חלקים הדורשים גישה תכופה (למשל, על תעלות כלי עזר) כאשר אריח ניזוק, מדפסת 3D יכול לייצר תחליף עם גיאומטריה מתאימה זהה.

אתגר החומרים: בחירת ההפלה הנכונה לריצה

לא כל חומרי ההדפסה התלת מימד מתאימים לסביבה הקיצונית של מסלול. Components חייבים לעמוד בתנודות טמפרטורה מ -40 מעלות צלזיוס ל- +60 ° C, קרינת UV, שפך דלק, כימיקלים מרתיעים, ואת הלחץ המכני של השפעות צמיגים מטוסים.תהליך הבחירה החומרי הוא קריטי.

בשימוש נפוץ בפולימרים

  • (FLT:0)ASA (Acrylonitrile Styrene Acrylate): Fevolveve:1 עמידות UV מעולה וכוח השפעה. בחירה טבעית עבור רכיבים תעופה בחוץ כי צריך לשמור על צבע ותכונות מכניות לאורך שנים של חשיפה.
  • (FLT:0)Polycarbonate (PC): FLT:1 מאוד השפעה רבה עמידות וסובלנות טמפרטורה.שימוש עבור כיסויים מבניים וסדקים שעשויים להיות נתון לטעון, אבל דורש תנאי הדפסה זהירים (מסגר טמפרטורה גבוהה).
  • (FLT:0)Nylon (PA12, PA6): ⁇ FLT:1 והתנגדות כימית טובה ונוקשות.
  • (ב) [ה]0]PETG (Polyethylene Terephthalate Glycol): ibphLT:1 Aמאזן של כוח, התנגדות UV, וקלות הדפסה.
  • (FLT:0) ,Filled Composites (סיבים של carbon או סיבים) מחזקים את filaments: veFLT:1 אלה מציעים נוקשות גבוהה משמעותית וכוח, אם כי הם דורשים מדפסות מיוחדות עם נביחות קשיחות.

הדפסה מתכתית: הגבול העתידי

הדפסה פולימר 3D אינה כל הסיפור. מוסדות מחקר וחברות בנייה מפתחים מדפסות בקנה מידה גדול שיכול להפקיד תערובת בטון או מלט כדי לתקן חלקים סולמות, ליצור מפרקי הרחבה חדשים, או אפילו לבנות מבנים קטנים כמו בורות בדיקה רצופה. בעוד עדיין בשלבים, הדפסה קונקרטית 3D עבור מסלולים יכול בסופו של דבר לאפשר תיקון או יצירת של מקטעי קירור גיאוגרפיים מותאם אישית כמו מטבוליות מתכת, גם תכונות מתכת (Dracatures) או אבקת שומן) עבור משקולות, גם תכונות מתכתית גודל מתכת, או ציפוי פלדה גבוהה.

ניווט בשיקום וההסמכה

אולי האתגר הגדול ביותר של הדפסה תלת מימדית בתחזוקה המסלול הוא קבלה רגולטורית.כל רכיב שהותקן על או בסמוך לריצה חייב לציית לסטנדרטים שנקבעו על ידי רשויות התעופה הלאומיות (למשל, FAA בארצות הברית, EASA באירופה). תקנים אלה מכסים התנגדות אש, כוח מכני, מוליכות חשמל, וחסינות לגורמים סביבתיים. חלק מודפס 3D-ממדן זהה בגיאומטריה וחומר לכדי חלק מיוצר באופן מסורתי, עלול עדיין לדרוש את הפונקציונליות החומרית, כי הוא עדיין משפיע על תכונות חומריות, כי הוא בעל יכולת ייצור יחידנית).

כמה אסטרטגיות מתעוררות כדי לענות על זה:

  • (FLT:0) מינוף אווירי:FLT:1 Printers הם ISO ו ASTM מוסמך עבור חומרים ספציפיים, כך שניתן להניח לחלק מ מדפסת מוסמך באמצעות צנרת מוסמך כדי לעמוד במפרט ללא בדיקה חלקית.
  • (FLT:0Functional Testing: 1FLT) עבור רכיבים לא בטוחים קריטיים (למשל, חותמות וכיסויים שאינם נושאים), שדות תעופה יכולים לבצע את הבדיקות התפקודיות שלהם ולקבל את הסיכון פנימי.
  • (FLT:0Part-by-Part Certification: FLT:1 for Critical Materials, כל מקטע מודפס עשוי לכלול קופונים מבחן שנבדקו באופן הרסני כדי להוכיח תכונות מכניות.זה מוסיף עלויות אך הוא אפשרי עבור תיקונים בעלי ערך גבוה.
  • (FLT:0) genigital Twin and Traceability: ההרחבה 1 (שימוש בבלוקצ'יין או במערכות אחרות כדי להקליט כל פרמטר הדפסה (temperature, שכבת זמן, ערכת חומרים) מספק שביל המספק דרישות ביקורת עבור מתקנים הקשורים לבטיחות.

שדות תעופה כמו סינגפור צ'אנגי ולונדון הית'רו השקיעו במעבדות הדפסה תלת-ממדיות באתר שעובדות בשיתוף פעולה הדוק עם מחלקות בטיחות התעופה שלהם כדי לקדם את ספריית החלקים.כפי שהטכנולוגיה מתבגרת, הרגולטורים צפויים לפתח הנחיות ברורות יותר לייצור תוספים ביישומים שדה התעופה.

אתגרים: מה עוד מחזיק 3D הדפסה בחזרה על המסלול?

גודל של Printers

רוב מדפסות תלת-ממדיות תעשייתיות יש נפח בנייה של כ-1 מטרים רבועים של מדפסת גדול יותר קיים אך עלות מיליונים. עבור רכיבים מהירים גדולים יותר מנפח הבנייה - כגון רצף ניקוז ארוך דו-מטר או פאנל מלא של שלט מסלול - הרכיב חייב להיות מודפס בפערים והתאספו או שדה התעופה חייב להסתמך על טכנולוגיות חלופיות.

יציבות וארוכותיות

אפילו הפלסטיקים הטובים ביותר של UV מחלחלים מהר יותר מאשר מתכות או תרמוט באיכות גבוהה בשימוש במרכיבים מסורתיים.כיסוי אור ASA עשוי להימשך שנתיים באקלים שמש, בעוד כיסוי מפוספס פוליקרבונט עשוי להימשך שש.עבור שדות תעופה רגילים למחזור תחזוקה של עשר שנים, תוחלת החיים מופחתת של חלקי 3D הוא דאגה.זה יכול להיות מופחת על ידי שימוש בתוסף זמני עבור תיקונים מהירים או חוזר עבור חלקים מסורתיים.

מעבר לים ודמוקרטיה

בעוד הדפסה תלת מימדית יכולה להשיג דיוק רב ממדים, את פני השטח הוא לעתים קרובות קשה יותר מאשר חלקי הזרקת ממותקים. משטחים קשיחים יכול להאיץ ללבוש, לאסוף עפר, להפחית את הרדארות עבור רכיבי תאורה.פוסט-מעבד (ומרכיב, ציפוי, vapor חלקה) מוסיף זמן ועלות.התקדמות במדפסות חדשות יותר וחומרים הם שיפור בהדרגה איכות פני השטח, אבל זה נשאר גורם עבור חלקי אופטי ורגישים.

סקיל גפ ואימון כוח העבודה

ייצור Additive דורש מיומנויות חדשות: CAD מודלים, פרמטר הדפסה כוונון, תחזוקה מכונה, ולאחר עיבוד. צוותים רבים של תחזוקה בשדה התעופה מאומן במסחרים קונבנציונליים (מגין, מאצ'ינג, חשמל) או גיוס ייעודי טכנאי הדפסה 3D ייעודי הוא השקעה עלייה חזיתית כי שדות תעופה קטנים עשויים למצוא מרכזי הדפסה אזוריים משותפים או שותפויות עם אוניברסיטאות מקומיות עשויים להציע פתרון.

מחקרים: שדות תעופה מובילים את הדרך

נמל התעופה ציריך (Switzerland)

ציריך הייתה חלוצה בשימוש בדפוס תלת מימדי פנימי עבור חלקים מוגבלים שאינם בטוחים.הסדנת התחזוקה שלהם הדפסת קליפים כבלים מותאם אישית, צמתים צינורות, וכיסויי אור מ- PETG ו-ASA. הם מעריכים ירידה של 70% עלות בחלקים קטנים של פלסטיק בהשוואה לקניית יצרני ציוד מקורי, וזמני להוביל צנחו מ-3 שבועות עד יומיים.

שיקגו או'האר התעופה הבינלאומי (ארה"ב)

O'Hare, בשיתוף עם אוניברסיטת אילינוי, ניהל תוכנית טייס ל 3D מודפס מגורשים וחתיכות מעבר לתוכנית תחזוקה המוניונית.המענים, עשויים מפחמן-מברס-reinforceed ניילון, שרדו חורף מלא של דהוי כימיקלים ופעולות שלג.האוניברסיטה עובדת כעת על אפית ביצועים לטווח ארוך של עומסים מודפסים עבור רכיבים מורכבים.

נמל התעופה הבינלאומי הונג קונג (Hong Kong)

באחת מנמלי התעופה העמוסים בעולם, מעבדת הדפסה תלת-ממדית של בית-בית תומכת הן במסוף והן במבצעי אוויר.הם הודפסו בהצלחה מעל 200 סוגים שונים, כולל מחסני גומי מותאמים אישית לדיורים קלים, תוך שימוש ב- TPU גמישים.היכולת להדפיס כרטיסי גז לממדי המדורגים המדויקים של תיקונים קלים – יותר מאשר סדר גדלים סטנדרטיים שעשויים להדליף – בעיית מים חוזרת.

עתיד Outlook: ה- Runway כ-Digital Manufacturing Hub

מסלול ההדפסה התלת מימדית לתחזוקה של כביש מהיר הוא ללא ספק למעלה.שלוש מגמות יזרזו את אימוץ:

חומרים מתקדמים עם תוחלת חיים ארוכה יותר

פורמולות חדשות מציגות התנגדות UV גדולה יותר, כוח השפעה, והלהבה פיגורציה.חומרים אלה, שרבים מהם הם ברמה אוויר-מרחבית (למשל, ULTEM, PEEK), מביאים את עמידות הנדרשת עבור מתקנים קבועים.כפי שעלויות נמוכות ועיבוד הופך להיות קל יותר, שדות תעופה יוכלו להדפיס חלקים עם חיים דומים לרכיבים מסורתיים.

Mobile 3D Printing Units

דמיינו מיכל בגודל ואן חונה בסמוך לריצה, מצויד במדפסת בפורמט גדול וטכנאי שיכול לסרוק, לתכנן ולהדפיס חלקים חלופיים בתוך שעות.יחידות כאלה הוצבו באופן ניסיוני על ידי בסיסים צבאיים, ושדות תעופה אזרחיים לוקחים פתק.יחידות ניידות מבטלות את הצורך בחלל מעבדה קבוע ומאפשרות תגובה מהירה לנזק מרוחק או בלתי צפוי.

שילוב עם ד"ר ו- Inspection Data

בדיקות Runway מבוצעות יותר ויותר על ידי מל"טים מצוידים במצלמות ברזולוציה גבוהה ו-LIDAR. ניתן להשתמש בנתונים של בדיקת מידע זה כדי ליצור מודלים תלת-ממדיים של רכיבים פגומים.מערכת AI יכולה לזהות באופן אוטומטי את הצורך בחלק מותאם אישית, ליצור את קובץ ה-CAD, ולתרגל אותו להדפסה.

תעשיית התעופה תמיד מאוזנת חדשנות עם בטיחות ואמינות.דפסה 3D עבור רכיבים המסלול מתקדם מחידוש לכלי מעשי, כאשר נעשה שימוש נכון עבור החלקים הנכונים ותרחישים התיקון, מספק הטבות למדידה במהירות, עלות, והתאמה אישית. כמו מסלולים הסמכה ברור וחומרי שיפור, את החותם השקט של מדפסת 3D יהיה צליל מוכר על ה- tar.

(ב) [ה]: [ה] [ה]], ראו את המייעץ של ה- FAA על ייצור התוספים בתעופה (FLT: [ה- 2064D] ⁇ FLT:2, מחקר על עמידות פולימרים ליישומים תעופה חיצוניים מה-FLT 3: NASAA דוחות טכניים ServerveFLT:4 ומקרה של FLT:5Additive Manufacturing Magazinealrated6FLT 7FLT 7FLT 7FLT 7FLT 7]