3D تكنولوجيا الطباعة المعروفة باسم المضافة تكنولوجيا التصنيع، ويشير إلى استخدام مواد لاصقة مسحوق قد يكون، على طريقة إضافة مواد في طبقات "طباعة" صب الهيكل التكنولوجيا. 3D تكنولوجيا الطباعة هو أكثر الانصهار العلم الحديث والتكنولوجيا، ودعم تكنولوجيا المعلومات، والتكنولوجيا المتطورة المتكاملة في مجال المتكاملة الرقمية إلى تناظرية التكنولوجيا، وعلوم المواد، المواد الكيميائية، والمعروفة باسم "الثورة الصناعية الثالثة" التكنولوجيا الأساسية.

3D بدأت تكنولوجيا الطباعة في 1980s، وبداية لتصنيع ذكي صغير الحجم مكونات غير السلطة إلى البلاستيك والمواد. في السنوات الأخيرة، مع التطور السريع للتكنولوجيا الحديثة، وقد تم تمديد تكنولوجيا التصنيع المضافة لمجموعة من التطبيقات القائمة على مجموعة متنوعة من المعادن (الألومنيوم وسبائك التيتانيوم، الخ)، والمواد غير المعدنية (المركبة مصفوفة السيراميك، ومركبات البوليمر والبلاستيك وغيرها) كبير قوة تحمل (ضلع الطائرات الحزم)، عضو درجات حرارة عالية الميدان (محرك الاحتراق) وما شابه ذلك، في دورة معالجة، فإن تكلفة تصنيع أيضا زيادة كبيرة، لتلبية متطلبات الإنتاج الضخم. على العموم، وصلت 3D تكنولوجيا الطباعة النضج درجة عالية نسبيا من الهندسة يمكن تطبيقها.

على عكس الطريقة التقليدية في تصنيع والطباعة 3D، والتكنولوجيا لا أعد من قبل الصب الشغل أو أسلوب القطع، ولكن المضافة المكانية التي تحققت من خلال تشكيل الطريقة، وتشكيل بهذه الطريقة الفريدة بحيث لديها كثافة مادية جيدة، والهيكل المكاني معقدة لتحقيق الخير ويتميز غرامة أخرى. تسمح هذه الميزة تقنية طباعة 3D الطبيعية لها مزايا في بعض الجوانب، هو مناسبة خاصة لإعداد نتائج التحسين طوبولوجيا أقرب عضوا الهيكلي يهدف إلى تحقيق الانصهار التكامل التصنيع، وزيادة الكفاءة وخفيفة الوزن هيكل الحاملة الهيكلي، التي تؤكد على وزن الهيكل في الطيران الطيران، الراقية صناعة السيارات وغيرها من المجالات له أهمية خاصة. 3D الطباعة في السنوات الأخيرة مع التطبيقات الهندسية في هذه المناطق ينتشر تدريجيا النضج تقنيتها كما تحسنت بشكل ملحوظ.

طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت هي واحدة من تكنولوجيا الطباعة 3D الاتجاه اختراق الأكثر أهمية. مقارنة مع المركبات الفضائية الجوية التقليدية، سيارة تفوق سرعتها سرعة الصوت لفترة طويلة بسرعة عالية رحلة مستمرة لأكثر من 5 ماخ، والفقراء في الفضاء القريب / جو بيئة العمل، وخاصة في العزف على الجسم / موضعي الهوائية شكل الجسم الركود، والتعلق صدمة نقطة، واستخدام التنفس الهواء مدخل المحرك الوضع السلطة، وغرفة الاحتراق وأجزاء أخرى، وخاصة البيئة الحرارية الشديدة، لديها متطلبات درجة حرارة عالية الأداء للمكونات المادية والخواص الميكانيكية الأخرى للهيكل، في حين شكل المكونات المكانية ، وزنه، وأيضا المتطلبات الصارمة. تطبيقات في المجالات المتعلقة بالتكنولوجيا تفوق سرعتها سرعة الصوت عدد متزايد، أصبحت مفتاح حل مركبة تصنيع الاختناقات تفوق سرعتها سرعة الصوت. عندما تكنولوجيا التصنيع التقليدية لا يمكن تلبية الاحتياجات، وتكنولوجيا الطباعة 3D لفتح ما يصل طريقة جديدة كاملة، مع يمكن تحضير بسرعة مع المواد عالية الأداء، بنية الشكل، فإن خصائص الخصائص العامة للمكونات، وأكثر في المجالات ذات الصلة طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت الشعر مجموعة واسعة من التطبيقات، وحتى تصبح الخيار الوحيد في حل بعض الاختناقات في أجزاء محددة من طائرات تفوق سرعتها سرعة الصوت.

في هذه الورقة، قام تفوق سرعتها سرعة الصوت الأعمال التحضيرية ذات الصلة في الخارج في السنوات الأخيرة للبدء في إدخال نظم الطباعة 3D في مجال تكنولوجيا تفوق سرعتها سرعة الصوت - هيكل - باستخدام مجموعة متنوعة من المواد مثل مستوى، وتحليل أهميتها.

1.3D تطبيق تكنولوجيا الطباعة في منتجات مستوى الفرعي تفوق سرعتها سرعة الصوت

الولايات المتحدة المسار ATK ل(المداري ATK) لديه نوع من الرؤوس الحربية تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى 3D الطباعة كطريقة رئيسية للإعداد للعمل الناجح نفذت تفجيرات التجارب. الرأس الحربي البحث والتطوير هي واحدة من القضبان الأعمال ATK الشركة الرئيسي، ومشروع تطوير رأس حربي (الرأس الحربي برامج التنمية) شركة في قسم منتجات الصواريخ التي أنشئت لتنفيذ هذا النوع من وزنه 50 جنيه الرؤوس البحث والتطوير، من أجل الحصول على مناسبة لأسلحة تفوق سرعتها سرعة الصوت والذخيرة القاتلة تعزيز (LEO) الرؤوس الحربية. الرأس الحربي خمسة عناصر رئيسية، منها إعداد ثلاث طرق الطباعة 3D، وهو ما يمثل أكثر من النصف. قد مدار ATK لتم جنبا إلى جنب مع محرك الصاروخ الأسرع من الصوت مع تصميم رأس حربي تقليدي والخبرة في التصنيع، لتحقيق التنمية التي يمكن أن تحمل البيئة ارتفاع في درجة الحرارة الناجمة عن سرعة عالية من الرؤوس الحربية.

الرأس الحربي اعتمد على شكل التكوين، بنية معقدة التكوين، وهناك فرق كبير من الشكل التقليدي. بعد عام 2018 في التي أوائل فبراير شباط أعمال التصميم، والبحوث الرأس الحربي وفريق التطوير على الاستفادة الكاملة من مزايا الطباعة 3D، مع بسيطة وتلبية المتطلبات الفنية للتصميم الهيكلي، وفترة الإعداد وانقاذ واحد على الأقل ونصف الشهر أطول من العملية التقليدية، بحيث لا في أقل من 60 يوما لاستكمال تصميم رأس حربي - إعداد - التجربة العملية برمتها، لتحقيق تنمية ممثل كفاءة.

قام مدار ATK في مارس 2018 على هذا النوع من الرؤوس الحربية تفجيرات الاختبار، وهذه هي المرة الأولى الشركة لإجراء تجارب على الرؤوس الحربية باستخدام تكنولوجيا الطباعة 3D. الاختبار، والرؤوس الحربية موقف مع وقف التنفيذ بنجاح من الانفجار الأولي، والمخلفات القابلة للانفجار في باطن الأرض، وشكلت نقطة البدء حول شظايا معدنية منطقة انتشار رقيقة، والبيانات الأصلية لتقييم آثار الضرر ضد كائنات مختلفة التفجير العمل دعم.

الرأس الحربي هو أول الكشف العلني للمعلومات إلى 3D الطباعة بوصفها وسيلة أساسية لتصنيع منتجات من النظم الفرعية مركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت، وإعداد اختبار ونجاحها هو اختراق مهم في التكنولوجيا تفوق سرعتها سرعة الصوت، ولكن أيضا عملية التنمية تفوق سرعتها سرعة الصوت معلما.

1 تتبع تفوق سرعتها سرعة الصوت اختبار انفجار الرؤوس الحربية ATK ل

2.3D تطبيق تكنولوجيا الطباعة في منتجات تفوق سرعتها سرعة الصوت على مستوى العنصر

قام مدار ATK في 2016 اختبارات نفق الرياح على نموذج التي تنتجها غرفة الاحتراق طباعة تكنولوجيا 3D، تم تصميم غرفة الاحتراق لالنفاث، وهي واحدة من أكثر مناطق صعبة من نظام الدفع بأكمله. المحرك النفاث عالية سرعة الهواء الداخلية، الاضطرابات الجوية خطير، الإشعال موثوقة ومستقرة الاحتراق من الصعب للغاية. لغرفة الاحتراق، وحجم قناة تدفق يتطلب مراقبة دقيقة لتلبية متطلبات الدولة الاحتراق، ويكفي للحفاظ على سطح الجدار مقاومة تآكل تآكل عالية السرعة الهواء ارتفاع درجة الحرارة، وارتفاع القوة الهيكلية لضمان استمرار السلامة الهيكلية للارتفاع الضغط الداخلي. استخدام التبريد نشط في غرفة الاحتراق، فإنه يتطلب أيضا غرامة هيكل ممدود يقم الغاز / مسار تدفق السائل التبريد، وأكثر تعقيد هيكل غرفة الاحتراق. التي المقترحة لالاحتراق معالجة النفاث يتطلب عالية، وإن كان من الممكن أن تكون مستعدة باستخدام التقنيات التقليدية، لكنه يحتاج أيضا إلى تقسيمها إلى عدد كبير من قطع الغيار، تم الحصول عليها بعد تجهيز معدات صب عبر معقدة، حيث التجمع معقد وحجم نقل سلسلة يؤدي مباشرة الاجزاء الخاصة بها الحاجة إلى وجود دقة بالقطع عالية جدا، وتستغرق وقتا طويلا وتصنيع الآلات وتجميع ستؤدي أيضا في إعداد غرفة الاحتراق هي فترة طويلة نسبيا، بالإضافة إلى إدخال عدد كبير من عنصر تصاعد ملزمة كتلة أكثر إضافية، وهذه غير صالحة ونسبة وزن كتلة فعالا في الحد من المحرك بأكمله. ووفقا للدوران ATK قسم المنتجات الصواريخ وقال المسؤول أن إعداد غرفة الاحتراق لا يزال غير ممكن قبل بضع سنوات، حتى إدخال 3D الطباعة التكنولوجيا قبل أن تصل إلى قرار.

هذا النوع من الاحتراق يستخدم أسلوب طباعة 3D يسمى "ذوبان السرير مسحوق" إلى مسحوق المعادن والمواد الخام، وسلمت المواد الخام أثناء تشغيل رأس الطباعة بالليزر، شعاع الليزر المنبعثة من رأس الطباعة تحسنت بسرعة لإذابة مسحوق، و فإن طبقة معدنية تليين دقيقة فيلم مثل تشكيل كثف الشكل على قاعدة الأساسية الصلبة، من خلال التكرار متعددة من هذا، طبقات مكدسة من فيلم يمكن تشكيل هياكل ثلاثية الأبعاد، والسيطرة على الموقف من كل طبقة رقيقة تتكون من رأس الطباعة بالليزر، التي تشكل في نهاية المطاف المطلوب المكاني هيكل ثلاثي الأبعاد. بواسطة هذه الطريقة في الإنتاج، يمكن للغرفة الاحتراق يكون صب لا يتجزأ القابل للتصرف، وليس فقط الحد بشكل كبير من صعوبة تصميم وإعداد، ولكن أيضا تحسين الأداء العام للالاحتراق.

لاختبار السرير مسحوق يمكن أن تصل إلى عملية الصهر القوة، التي غرفة الاحتراق 2016 لمدة 20 يوما في اختبار نفق الرياح لانغلي (لانغلي) مركز اختبار، therebetween عدد وافر من ظروف عمل تفوق سرعتها سرعة الصوت اختبار محاكاة الطيران، ظروف الاختبار في غرفة الاحتراق وصلت لم يسبق له مثيل مسبقا المستدام طويل. وفقا لنتائج الاختبار، وغرفة الاحتراق مرت بنجاح وكلها تعتمد على التجارب النووية، ولكن لا الفشل البنيوي، وحتى في حالة الظروف التجريبية من بقي المتوقع في حالة جيدة، وتجاوز متطلبات التصميم، يوضح تماما هذا 3D عملية الطباعة لديها فائدة.

الشكل 2 HRL مختبرات النفاث الاحتراق اختبار نفق الرياح

وبالإضافة إلى ذلك، فإن محركات رد فعل (REL) المستخدمة لإنتاج 3D الطباعة محرك صابر (صابر) أنبوب حقن تحجيم النموذج، والحد من فعالية صعوبة تصنيع، وكان اختبار نموذج قطعة 2015 اختبار الاشتعال 15 اشتعال ناجحة. في اختبار قطعة تعرض للهيكل الهوائية تحميل تشوه درجة، السلامة الهيكلية، فإن تكلفة الإنتاج؛ HEXAFLY الأوروبي تطبيقها على 3D الطباعة المشروع، سلسلة من الاختبارات مقيس نموذج الهوائية للطائرة، وعملية يقلل بشكل ملحوظ من صعوبة بإعداد دورة إعداد إعداد الفترة عددا من المؤشرات التي بعد التقييم، لتلبية احتياجات هذه القطع اختبار تفوق سرعتها سرعة الصوت اختبار الهوائية. البرنامج من قبل الشفط الأجزاء أعد استخدام نوع EOS M280 طابعة 3D لمشروع المرحلة الأولى (HAWC) من أسلحة تفوق سرعتها سرعة الصوت الولايات المتحدة ATK ل. أفرجت مشاريع التكنولوجيا الناضجة في الولايات المتحدة في عام 2015 لأسلحة ضاربة عالية السرعة سعى مشروع (HSSW) إعلان، كشف إعلان أنها سوف تنظر في استخدام تكنولوجيا الطباعة 3D لمكونات التصنيع إلى تحقيق الحد المطلوب في عدد من أجزاء، والحد من تكاليف التصنيع وتحسين الخدمات اللوجستية دعم متطلبات القدرة.

نسبة ضغط اختبار قطعة عضوا أنبوب حقن FIG 3 REL محرك صابر ل

تطبيق 3 \ تكنولوجيا الطباعة 3D في منتجات تفوق سرعتها سرعة الصوت مستوى المادي

مختبر أبحاث سلاح الجو (أي إف آر إل) التي أنجزت مؤخرا اختبارات نفق الرياح لأحد 3D الطباعة أكسيد السيليكون تشكيل المواد الكربونية (SiOC) على أرنولد قاعدة للقوات الجوية (أرنولد قاعدة سلاح الجو) مرافق المختبرات. العينة المشاركة في التجربة من قبل مختبر بحوث هيوز (HRL مختبرات) على لقسم أنظمة الفضاء (الفضاء مديرية الأنظمة) للمؤسسة في عام 2016 تحت مبتكرة 3D طريقة الطباعة المقترحة SiOC بهدف توفير مناسبة لطائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت المواد. هذه الطريقة طباعة 3D باستخدام راتنج جديد preceramic تطوير كمادة خام، وراتنج الشفاء التي شكلتها 3D الطباعة، ومن ثم تسخينه في جو غاز خامل في 1000 مقربة من مادة الراتنج وكان رد فعل تماما، يتم تشكيل تماما دولة السيراميك، للحصول على المطلوب السيراميك مصفوفة مركب.

تكنولوجيا HRL SiOC 3D التي وضعتها القيود المفروضة على السيراميك التقليدية وإعداد المواد المركبة. حيث سطح المكتب ثلاثي الأبعاد باستخدام جهاز نظام الطباعة الحجرية طبقة البوليمر preceramic عن طريق الطباعة طبقة الحالية ومملح إلى الشكل المطلوب، لضمان جدوى إعداد المضافة؛ وعلاج ارتفاع درجة الحرارة في بيئة رد فعل خاملة بحيث يتم تشكيل مادة الراتنج أعلى نقاء السيراميك، من ناحية الحفاظ على مظهر 3D الناتجة الطباعة، ومن ناحية أخرى للحصول على أعلى أداء مصفوفة السيراميك المركب - تم الحصول عليها باستخدام الطريقة التقليدية من تلبد السيراميك داخليا عدد كبير من الفراغات خلال رد فعل، و هذه الطريقة 3D الطباعة بشكل فعال يتجنب إدخال المسامية، ويمكن الحصول على كثافة عالية مادة السيراميك، بحيث صلابة وقوة، مقاومة التآكل، ومقاومة التآكل، الخ قد تحسنت بشكل ملحوظ في درجات الحرارة العالية - مقاوم 1400 درجة] C تحت بيئات درجة حرارة عالية دون تكسير أو انكماش، ويزيد من قوة إلى 10 أضعاف كثافة تعادل من السيراميك أعدت في وقت مبكر 3D سرعة الطباعة مقارنة 100-1000 أضعاف الزيادة - حتى يتم الحصول على هذا الأسلوب في بنية الأعضاء وأبعاد الشكل إلى حد كبير غير المقيد تلبية احتياجات بنية أوسع.

هذا SiOC المواد فئة مع الأداء الممتاز من المتوقع أن يحقق متطلبات مكونات كبيرة من أنظمة الطائرات السلطة وطائرات تفوق سرعتها سرعة الصوت والمعدات الإلكترونية والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة والمكونات المعقدة الأخرى، والتركيز الحالي من الاهتمام من قبل في أي إف آر إل. أي إف آر إل مرغوب فيه إعدادها باستخدام مواد هذه الحرارة درع الاشعاع وظائف الأعضاء SiOC، وقعت التعاون مع HRL وضعت عام 2018 - اتفاق نقل المواد (للبحوث والتنمية التعاونية - اتفاق نقل المواد)، حدد البروتوكول التي تقدمها HRL 15 وأسطواني قطعة الاختبار SiOC الحانات، 5 درع الاشعاع الحراري وما شابه ذلك، تم تقديم المواد اللازمة لتقييم لاختبار أي إف آر إل.

أي إف آر إل قطعة الاختبار تعرض للالمعالجة الحرارية التي تضم وتحليل المواد، والتحليل الميكانيكي (يقوم مفتاح 300 ~ 2000 تحليل التمدد الحراري) للعمل، بما في ذلك، بالإضافة إلى ارتفاع ملزمة المحتوى الحراري أرنولد قاعدة جهاز توصيف المواد. تقرير المختبر الانتهاء من مارس 2018 وتسليمه إلى HRL، لتوجيه الجيل القادم من 3D الطباعة SiOC إنتاج السيراميك. ومن الجدير بالذكر أن عملية الاختبار سوف تزيد مرة واحدة في ظروف تجريبية المتوقع على المغلف للحصول على بيانات الاختبار في البيئات القاسية، توفر مادة قيمة للأي إف آر إل وHRL.

FIG 4 HRL نفق الرياح مختبر اختبار قطعة SiOC

3D الطباعة مع الطريقة التقليدية لتصنيع وسيلة لمواد تصنيع وتصنيع حفظ مواد مختلفة أساسا، وجود الإبداع المفتوح، والمرونة، ويحتمل أن تكون أكثر مناسبة لمجموعة واسعة، في حين أن فترة للتجهيز وسلامة مثل عضو لديه مزايا هامة. وهذا يجعل 3D الطباعة لديها إمكانات أكبر في إعداد بعض من الأجزاء الهيكلية / وظيفية، أو حتى الخيار الوحيد إعداد مكونات معينة، هو مناسبة خاصة على وجه الخصوص لديها متطلبات صارمة على المواد وهيكل وخصائص بحوث التكنولوجيا تفوق سرعتها سرعة الصوت والتنمية في هذا المجال. في السنوات الأخيرة، 3D الطباعة التكنولوجيا والتطور السريع للمجموعة واسعة من التطبيقات الهندسية، حتى تتمكن من الاضطلاع بمهمة تنويع تدريجيا لتحقيق المواد - النظم الفرعية تطبيق مثل مستويات متعددة من المنتجات - قطع غيار.

يمكن أن يتوقع، وتكنولوجيا الطباعة 3D في قطع الغيار السريعة والإنتاج السريع والجوانب الأخرى تعكس المزايا التي لا يمكن تعويضها، وتوفير ضمانة هامة لعمل اللوجستية. وبالإضافة إلى ذلك، مع نضج التكنولوجيا إعداد، والزيادة في المواد المتاحة، والتقدم المادي مع الخصائص الهيكلية والطباعة 3D سوف تكون أكثر وأكثر استخداما في إنتاج الهندسة. في الوقت الحاضر، وبعض مواد ممتازة في خصائص درجة حرارة عالية لا يمكن الحصول عليها عن طريق عملية تصنيع الآلات التقليدية، مثل السيراميك درجة حرارة عالية جدا، صهر المعادن وغيرها، إذا الطباعة يمكن إعدادها باستخدام 3D، وهذه المواد تكون قادرة على تلبية متطلبات التصميم للجزء أكثر الهيكلي / وظيفية، لإعطاء مجموعة واسعة من التطبيقات. ومن المهم بصفة خاصة، حيث تتطلب سيارة تفوق سرعتها سرعة الصوت واستخدام العديد من المكونات أو المواد باهظة الثمن أعد احتياطيات النادرة، مثل سبائك التيتانيوم، سبيكة فائقة قاعدة النيكل، C / C، C / كربيد، وغيرها، ومقارنة كل مكان المعالجة التقليدية الواقع أكثر مما هو خفض 90 من المواد خارج، 3D الطباعة، وطريقة تحضير تكون قادرة على تحسين كبير في الاستفادة من المواد الخام، ويقلل من تكاليف تصنيع المكونات المادية مكلفة فحسب، أكثر يمكن أن تقلل بشكل فعال مدى النفايات من المواد النادرة.

وتجدر الإشارة إلى أن 3D الحالي الطباعة إلى وضعها ولا تزال هناك العديد من المجالات التي تحتاج إلى تحسين، مثل عملية التصميم الحالي لعلاج وظائف وحدة لا تزال العديد من عملية التصنيع التقليدية والمصممين تتأثر تقليد احتياجات التفكير لتدريجيا على التكيف مع عملية الطباعة 3D وعملية القبول، والنظم الهندسية الفيزياء المادية الكلية الحالية، تكنولوجيا اختبار الأداء والمواد التقليدية الأخرى لعملية الطباعة 3D ليست الاقتضاء، يمكن أن تكون مطبوعة 3D المواد لا تزال أقل هلم جرا. 3D تكنولوجيا الطباعة لا تزال مسافة طويلة للذهاب تنضج، للذهاب من خلال عملية طويلة من المتصاعد، يمكن أن العوامل السلبية كسر في نهاية المطاف من خلال، لتحقيق مجموعة أشمل من التطبيقات للطائرات تفوق سرعتها سرعة الصوت، ممثلة صناعات التكنولوجيا الفائقة توفير الدعم الحاسم.

هذا تحول "تكتيكي تكنولوجيا الصواريخ" 2018 رقم (4)

(هذا المقال هو طبع أو مقتطفات الشبكة، وينتمي إلى المؤلف الأصلي أو نشرت في وسائل الإعلام على الإطلاق. كما تنطوي على العمل قضايا حق المؤلف، يرجى الاتصال لنا التعامل معها.)