Bagaimana Manufaktur Aditif Meningkatkan Industri Dirgantara
Sejak awal pembuatan aditif, penyedia perangkat keras dan material pencetakan 3D telah mengidentifikasi industri kedirgantaraan sebagai target penting untuk produk mereka. Pesawat, sebagai sistem yang sangat kompleks dengan beragam suku cadang, dapat memanfaatkan perkembangan mutakhir dalam alat dan bahan produksi, terutama yang dapat mengurangi berat atau meningkatkan kekuatan komponen. Beberapa proses pencetakan 3D mengklaim melakukan keduanya.
Sayangnya, itu tidak berarti bahwa dirgantara telah mengadopsi manufaktur aditif lebih cepat daripada industri lain. Faktanya, karena pesawat terbang dan berbagai komponennya harus — untuk alasan yang jelas — menjalani prosedur sertifikasi dan pengujian yang paling ketat, sebenarnya dapat memakan waktu bertahun-tahun atau dekade untuk komponen kedirgantaraan cetak 3D untuk beralih dari konsep ke implementasi. Teknologinya ada, tetapi pengetahuan yang berasal dari pengujian dan pengamatan selama bertahun-tahun tidak ada. Oleh karena itu, jauh lebih mudah untuk menerapkan manufaktur aditif di industri berisiko rendah di mana lebih sedikit nyawa yang dipertaruhkan.
Tetapi sementara implementasi produk kedirgantaraan cetak 3D bisa lambat, bagian-bagian yang telah dibuat kelasnya sudah berdampak besar pada industri. Dari hal-hal sederhana seperti dinding kabin interior yang dicetak 3D, hingga bagian yang sangat penting seperti komponen mesin logam yang diproduksi secara aditif, AM tidak diragukan lagi mulai berkembang di salah satu industri yang paling menguntungkan dan bergerak cepat di dunia.
Artikel ini hanya menguraikan beberapa cara AM, dan akan, digunakan dalam industri kedirgantaraan.
Pengoptimalan Pembobotan Ringan &Kekuatan
Manufaktur aditif dan manufaktur subtraktif berbeda dalam banyak hal, dan pilihan antara pencetakan 3D dan alternatif tradisional sering menimbulkan dilema. Namun, salah satu perbedaan utama antara kedua pendekatan tersebut adalah kemampuannya masing-masing untuk membentuk geometri interior suatu bagian.
Pencetakan 3D sangat berguna dalam industri seperti kedirgantaraan karena memungkinkan para insinyur untuk membuat komponen dengan interior berongga sebagian yang memanfaatkan pola geometris kompleks untuk memaksimalkan kekuatan internalnya tanpa menambah bobot. Karena printer 3D membuat komponen dari "bawah ke atas", mereka dapat digunakan untuk membuat struktur seperti kisi di dalam komponen seperti komponen mesin logam atau partisi kabin plastik. Tidak mungkin melakukan ini dengan menggunakan proses tradisional seperti pencetakan (karena bahan cair mengisi seluruh rongga) atau pemesinan (karena alat pemotong tidak dapat mencapai bagian dalam tanpa menembus bagian luar).
Sulit untuk melebih-lebihkan pentingnya struktur kisi ini. Saat membuat pesawat terbang, setiap gram berat merupakan penghalang untuk efisiensi maksimum, tetapi pencetakan 3D memungkinkan pengurangan massa komponen secara signifikan dengan membangunnya dengan interior yang sebagian berongga dan berstruktur kisi. Benang anyaman dan berotot dari kisi dapat diatur dengan cara yang dioptimalkan secara matematis untuk memaksimalkan kekuatan dan mengurangi stres, memastikan bahwa bagian yang ringan sama kuatnya dengan — jika tidak lebih kuat dari — alternatif yang sepenuhnya solid. Lebih penting lagi, jarak antara utas tersebut tidak berbobot, yang berarti massa keseluruhan bagian tersebut berkurang.
Ada banyak contoh perusahaan dirgantara yang menggunakan pencetakan 3D untuk membuat suku cadang yang ringan. Pada tahun 2011, para peneliti di HRL Laboratories milik Boeing mengumumkan pengembangan logam yang mereka yakini sebagai "bahan paling ringan di dunia", yang kepadatannya hanya 0,9 mg/cc membuatnya sekitar 100 kali lebih ringan dari styrofoam. “Caranya adalah dengan membuat kisi-kisi tabung berongga yang saling berhubungan dengan ketebalan dinding 100 nanometer, 1.000 kali lebih tipis dari rambut manusia,” jelas Tobias Schaedler, salah satu peneliti.
Seiring para peneliti terus mengeksplorasi kemungkinan struktur kisi cetak 3D yang ringan, perusahaan dirgantara akan semakin terlibat dengan manufaktur aditif untuk tujuan pembobotan ringan dan pengoptimalan kekuatan.
Prototipe &Suku Cadang
Salah satu keuntungan terbesar dari manufaktur aditif — dalam industri apa pun — adalah kemampuannya untuk membuat suku cadang sesuai permintaan dan in-house. Printer 3D dapat diatur di mana saja dan dapat beroperasi sebagian besar secara mandiri, yang berarti waktu tunggu untuk komponen cetak 3D sangat singkat. Karena itu, perusahaan kedirgantaraan dapat dengan cepat membuat iterasi baru dari suatu suku cadang untuk pengujian segera, yang pada akhirnya mempersingkat proses R&D dan memungkinkan suku cadang diselesaikan lebih cepat.
Oleh karena itu, prototyping yang lebih cepat adalah salah satu kegunaan utama manufaktur aditif di ruang angkasa, dan hasilnya telah terbukti:menurut raksasa manufaktur aditif Stratasys, penggunaan pencetakan 3D in-house untuk prototipe kedirgantaraan dapat menghemat waktu sekitar 43% jika dibandingkan dengan cetakan injeksi dan perkakas CNC dan sekitar 75% jika dibandingkan dengan pemotongan laser 2D.
Area lain di mana kedirgantaraan mendapat manfaat dari manufaktur aditif adalah pemeliharaan inventaris. Rata-rata pesawat komersial terdiri dari sekitar 4 juta komponen, tidak semuanya dibuat oleh produsen yang sama. Ini berarti pemasok pesawat harus menyimpan persediaan suku cadang dalam jumlah besar jika pesawat perlu diperbaiki. Membeli suku cadang tersebut membutuhkan biaya yang besar, seperti halnya memperoleh real estat untuk menyimpan semuanya.
Printer 3D dapat memberikan solusi yang sangat membantu di area ini. Dengan menyimpan printer 3D di lokasi, perusahaan kedirgantaraan dapat — alih-alih mengisi gudang raksasa dengan jutaan suku cadang mahal — cukup menyimpan perpustakaan digital suku cadang dalam format yang dapat dicetak seperti STL. Dengan cara ini, perusahaan dapat mencetak suku cadang secara 3D hanya bila diperlukan. Taktik menggunakan perpustakaan suku cadang digital ini secara bertahap diadopsi di banyak industri dan akan membutuhkan waktu puluhan tahun untuk diterapkan dalam skala besar, tetapi kedirgantaraan bisa menjadi salah satu penerima manfaat terbesar.
3ERP memiliki pengalaman bertahun-tahun dalam membuat suku cadang prototipe untuk klien di ruang angkasa dan industri lainnya. Hubungi kami untuk penawaran cepat untuk proyek apa pun.
