Eng
Rus
Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) совместно с компанией Boeing разработала и изготовила на 3D-принтере стальную форму для штамповки термопластичных деталей самолетов, завершив изготовление почти двухтонной оснастки за восемь недель с использованием аддитивного производства методом дуговой сварки проволокой.
Форма для отливки представляла собой штамповочный штамп высотой шесть футов и шириной четыре фута и была изготовлена для поддержки проекта НАСА по высокоскоростному производству композитных самолетов (HiCAM), целью которого является повышение темпов производства самолетов из композитных материалов.
« НАСА и его отраслевые партнеры работают над увеличением темпов производства самолетов из композитных материалов, чтобы удовлетворить растущий спрос на авиаперевозки и снизить вес самолетов, что повышает топливную эффективность и снижает затраты для операторов воздушных судов», — сказал Ричард Янг, руководитель проекта HiCAM в НАСА.
В ORNL пресс-форма была изготовлена с использованием системы Arc-1, при этом в конструктивных элементах пресс-формы для прочности и жесткости использовалась низкоуглеродистая сталь , а на поверхности пресс-формы — нержавеющая сталь для коррозионной стойкости и долговечности. Инженеры также разработали изогнутые внутренние каналы для нагрева и охлаждения жидкости, а не прямые просверленные отверстия, характерные для традиционного механизированного инструмента, чтобы обеспечить более эффективную циркуляцию жидкости.
«Компания Boeing хотела изучить возможность использования аддитивного производства с дуговой проволокой», — сказал Уильям Картер, инженер-робототехник из демонстрационного центра производства в Орегонской национальной лаборатории (ORNL).
«Многокомпонентная технология WAAM позволяет создавать совершенно новые конструкции, сочетая точно настроенные механические характеристики с экономией времени и средств», — добавил Анджей Ныч, старший инженер-робототехник из ORNL.
Компенсация деформации
Остаточные напряжения от процесса сварки привели к деформации формы при охлаждении. Для решения этой проблемы команда добавила временные опорные ребра во время изготовления и провела 32 раунда компьютерного моделирования, чтобы предсказать и компенсировать изменение размеров, в результате чего готовая форма приблизилась к заданной форме с точностью до нескольких миллиметров.
После завершения печати форма была отправлена в компанию Baker Industries, дочернее предприятие Lincoln Electric в Мичигане, для отжига с целью снятия внутренних напряжений. Затем были удалены опорные ребра, и Baker Industries завершила оставшуюся часть изготовления в соответствии со спецификациями Boeing. ORNL и Lincoln Electric сотрудничали в рамках соглашения о совместных исследованиях и разработках.
«Компания Baker Industries высоко ценит прочные партнерские отношения с ORNL и Boeing», — заявил Эван Барткевич, старший менеджер проектов в Baker Industries.
«Для сохранения конкурентного преимущества на мировом рынке американским компаниям крайне важно продолжать внедрять инновации и расширять технические границы», — заявил Майкл Матлак, технический сотрудник компании Boeing.
Ахмед Араби Хассен, руководитель группы инноваций в области композитных материалов в ORNL, заявил, что проект послужил подтверждением эффективности технологии за пределами аэрокосмической отрасли. «Мы использовали это как тестовый пример, — сказал Хассен. — Его успех означает, что технология может быть использована для изготовления крупных термопластичных конструкций для других отраслей промышленности США, таких как энергетика и автомобилестроение».
