Manufaktur Aditif dengan Komposit di Aerospace dan Pertahanan
Wawasan dari seorang insinyur angkatan udara tentang aplikasi manufaktur aditif DoD dan pengaruh pencetakan 3D yang berkembang di industri
Yordania Weininger adalah insinyur Komposit Tingkat Lanjut untuk Angkatan Udara Amerika Serikat. Dia bekerja di Kantor Komposit Lanjutan di Pangkalan Angkatan Udara Hill. Pendapat yang dibagikan oleh Jordan Weininger di sini didasarkan pada pengalamannya sendiri dan tidak mencerminkan pendapat Angkatan Udara AS.
Teknologi manufaktur masa depan sudah ada di sini, tetapi tantangannya adalah memasukkan teknologi ini ke dalam industri di mana mereka dapat membuat perbedaan. Ini bukan hanya tentang menciptakan teknologi, ini tentang memastikan Anda memiliki proses berulang dan izin berbasis B — sifat mekanik minimal yang diizinkan yang diperlukan untuk merancang bagian dengan bahan tertentu — untuk menerapkan teknologi baru ini di dunia nyata.
Melalui pekerjaan saya saat ini di bidang teknik komposit dengan grup komposit canggih di Pangkalan Angkatan Udara Hill, saya cukup beruntung untuk mendapatkan wawasan tentang aplikasi teknologi manufaktur aditif canggih di industri kedirgantaraan dan pertahanan, serta implikasi yang lebih besar untuk 3D industri pencetakan di luar DoD.
Teknik Komposit di Angkatan Udara AS
Teknik komposit adalah bidang yang diterapkan pada semakin banyak industri setiap tahun. Keinginan untuk bekerja di bidang semacam ini membawa saya ke Angkatan Udara, dan secara khusus ke Kantor Komposit Lanjutan. Ini adalah kantor Angkatan Udara, tetapi kami mendukung semua organisasi DoD. Selain masalah desain, analisis, rekayasa, dan perbaikan komposit, kami juga menginstruksikan kursus selama seminggu untuk organisasi DoD dan karyawan mereka. Kursus-kursus ini mencakup kurikulum yang mencakup pengenalan teknik komposit dan kursus pelatihan teknisi yang lebih maju. Dalam kursus ini, siswa dari seluruh DoD dapat memperoleh pengalaman langsung dalam merancang dan memperbaiki material komposit.
Ekspansi Industri Pencetakan 3D
Selama saya bekerja di berbagai industri, saya telah melihat banyak cerita tentang pemecahan masalah pembuatan prototipe untuk bisnis, terutama untuk bisnis kecil. Dalam siklus hidup manufaktur bisnis kecil, kemampuan untuk membuat prototipe komponen fungsional sebelum melalui langkah-langkah yang diperlukan untuk meningkatkan produksi massal sangat penting untuk kesuksesan.
Dengan beragam bahan cetak saat ini — mulai dari logam hingga komposit hingga termoplastik, lebih berguna daripada sekadar PLA — pencetakan 3D memungkinkan pengujian kecocokan dan fungsional bagi para insinyur, dan ini benar-benar menyediakan media digitalisasi yang diperlukan untuk membuat kasus bisnis pada tahap awal pengembangan produk . Ini belum tentu bagian aditif yang menyelesaikan satu masalah sepenuhnya, tetapi pencetakan 3D secara umum. Teknologi pencetakan 3D memperkaya begitu banyak langkah penting dalam proses desain sehingga masalah produksi lebih mudah dipecahkan.
Saya pikir kita akan melihat pertumbuhan manufaktur aditif dalam perkakas:braket dan engsel, dudukan, dan alat bantu toko. Dalam waktu dekat kita akan melihat pencetakan 3D mencakup ruang bagian penggunaan akhir fungsional. Ini dimulai dengan PLA, yang dapat dicetak semua orang di garasi mereka. Sekarang, dengan perusahaan seperti Markforged yang mampu mencetak komposit dan logam, bahan yang lebih kuat dan lebih berguna ini membuka pintu baru untuk manufaktur aditif.
Kualitas dan kekuatan bahan yang tersedia untuk pencetakan 3D mengubah pilihan ekonomi dan teknologi untuk semua jenis bisnis. Sekarang, jika itu adalah bagian produksi rendah, pencetakan 3D lebih murah daripada menjalankan cetakan atau ke bagian CNC dari billet. Ini benar-benar membuka pintu bagi sejumlah industri baru untuk mengadopsi pencetakan 3D.
Mengapa Angkatan Udara Beralih ke Aditif
Aplikasi langsung untuk pencetakan 3D di angkatan udara dan militer juga berkembang. Ada dua bidang utama yang berlaku langsung pada penggunaan manufaktur aditif oleh militer.
1. Produksi Batch Kecil: Untuk pesawat yang kami kerjakan secara khusus, kami tidak membuat ratusan ribu suku cadang, seperti Anda membuat suku cadang produksi. Aplikasi kedirgantaraan dan militer sebagian besar merupakan produksi kecil, dan terkadang suku cadang ini dapat diproduksi di lapangan tergantung pada teknologi manufaktur aditif yang tersedia.
2. Manufaktur Terdistribusi: Kekuatan aditif juga terletak pada sifat terdistribusinya. Ketika printer 3D dapat ditempatkan dengan murah di berbagai pangkalan, jika ada yang rusak, Anda tidak perlu mengirimkan suku cadang baru dari seluruh dunia. Anda tidak harus bergantung pada satu sumber produksi dengan manufaktur aditif. Beberapa printer di beberapa lokasi dapat membuat bagian.
Karena faktor-faktor ini, saya melihat manufaktur aditif mengembangkan peran yang jauh lebih besar dalam aplikasi militer dan kedirgantaraan.
Perkakas Aditif untuk Reparasi Pesawat yang Menua - MRO
Kantor komposit canggih ditugaskan untuk menemukan solusi dalam desain komposit, analisis, rekayasa, dan perbaikan secara khusus melalui Pusat Manajemen Siklus Hidup, yang mencakup perbaikan pesawat yang menua. Seringkali, perkakas asli untuk pesawat telah hancur atau salah tempat, dan kita dapat menggunakan aditif untuk berpotensi membuat perkakas baru untuk pesawat tersebut agar tetap terbang.
Salah satu tujuan utama saya adalah mengembangkan peralatan aditif sehingga kami dapat membuat komposit untuk pesawat-pesawat itu. Saat membuat suku cadang untuk pesawat tua yang tidak lagi memiliki perkakas atau data CAD, terkadang kami membuat pemindaian 3D dari bagian yang ada dan kemudian mundur dari sana untuk membuat model yang kemudian dapat kami cetak 3D dan gunakan sebagai alat untuk bagian itu.
Manufaktur Aditif untuk Perkakas Komposit
Ketika datang ke kantor komposit canggih, kami tertarik pada pencetakan 3D dari perspektif komposit dan bagaimana hal itu dapat membantu proses manufaktur. Saat ini, banyak perusahaan menggunakan suku cadang cetak 3D Fused Deposition Modeling (FDM) skala besar untuk perkakas, tetapi mereka harus memposting suku cadang mesin setelah dikeluarkan dari printer sebelum mempersiapkannya untuk lab komposit. Ini berarti mereka harus mencetak 3D gambar CAD atau model CAD yang akurat, dan kemudian meletakkannya di mesin CNC, kembali ke mesin, dan kemudian mempersiapkan layup komposit dengan campuran sealant untuk membuatnya kedap vakum dan agen pelepas cetakan. Ini adalah langkah — memasukkannya ke CNC — yang ingin kami hilangkan karena menghilangkan banyak keuntungan dari perkakas manufaktur aditif.
Dari sudut pandang saya, banyak keuntungan dari perkakas manufaktur aditif adalah Anda mendapatkan bagian yang akurat untuk desain CAD Anda dengan cepat dan mudah. Jika Anda harus memasang mesin cetakan itu sebelum menggunakannya untuk membuat bagian komposit, Anda sebaiknya menggunakan semacam papan perkakas, yang akan jauh lebih murah dan mudah dikerjakan. Namun, jika kami dapat menghilangkan langkah pasca pemesinan, Anda dapat menghemat waktu dan energi yang serius. Jika kami memproduksi komponen cetak 3D dengan permukaan akhir kedap vakum tanpa pasca pemesinan, pengamplasan tangan, atau apa pun di mana Anda dapat mengurangi akurasi geometri, saya dapat melihat dunia di mana manufaktur aditif digunakan secara luas untuk perkakas komposit. Itu adalah area dengan dampak yang sangat tinggi yang hanya ada di cakrawala untuk pencetakan 3D.
Kredit Gambar:Galeri foto Pangkalan Angkatan Udara Hill
