Ako sa uvádza v Globálnom výhľade leteckého a obranného priemyslu spoločnosti Deloitte na rok 2019, keďže letecký a obranný priemysel neustále rastie, bude naďalej rásť aj dopyt po výrobe. A pri navrhovaní pre letecké a obranné aplikácie je výber materiálu rozhodujúci. Pre komponenty mimo zeme je kľúčové zníženie počtu komponentov a hmotnosti. V týchto oblastiach každý stratený gram prinesie veľké výhody.
Titán má extrémne vysoký bod topenia, presahujúci 1600 stupňov, a je tiež typickým ťažko obrobiteľným materiálom, čo je hlavný dôvod, prečo stojí viac ako iné kovy. Ti6Al4V je v súčasnosti najpoužívanejším materiálom zliatiny titánu. Vyznačuje sa nielen nízkou hmotnosťou, ale aj vysokou pevnosťou a odolnosťou voči vysokým teplotám. Vďaka týmto vlastnostiam je veľmi populárny v oblasti letectva. Bežné aplikácie zahŕňajú lopatky, kotúče, kryty a iné časti používané v nízkoteplotnej časti ventilátorov motora a kompresorov s rozsahom pracovných teplôt 400-500 stupňov; používa sa tiež pri výrobe komponentov trupu a vesmírnych puzdier, skríň raketových motorov a vrtuľníkov. Náboj rotora atď. Avšak napriek svojej vysokej teplote a odolnosti voči korózii je titán zlým vodičom elektriny, čo z neho robí zlú voľbu pre elektrické aplikácie. Zliatiny titánu sú tiež drahšie v porovnaní s inými ľahkými kovmi, ako je hliník.
Použitie technológie aditívnej výroby vedie k zníženiu nákladov na spracovanie a plytvaniu surovinami a má významné ekonomické výhody. Zliatiny na báze titánu sú tiež najsystematickejšie a najvyspelejšie zliatinové systémy pre výskum aditívnej výroby. Aditívne vyrábané komponenty z titánovej zliatiny boli aplikované v oblasti letectva ako nosné konštrukcie. Podľa prieskumu referenčnej technológie 3D tlače začala spoločnosť Aero Met zo Spojených štátov amerických skúšobne vyrábať skúšobné kusy sekundárnej nosnej konštrukcie z titánovej zliatiny v malých sériách pre spoj na báze nosiča Boeing F/A-18E/F stíhacie/útočné lietadlá v roku 2001 a v roku 2002 prevzal vedúcu úlohu pri realizácii titánovej zliatiny LMD. Aplikácia sekundárnych nosných konštrukčných dielov na overovacie lietadlá F/A{10}}. Pekinská univerzita pre letectvo a astronautiku prelomila kľúčovú technológiu laserovej aditívnej výroby titánových zliatin. Komplexné mechanické vlastnosti zliatin sú výrazne vyššie ako u výkovkov. Northwestern Polytechnical University použila technológiu výroby laserových aditív na výrobu horných a spodných okrajových pásov centrálneho krídlového rebra lietadla C919 pre China Commercial Aircraft Corporation s rozmermi 3000 mm × 350 mm × 450 mm a hmotnosťou 196 kg.
Výroba aditív hliníka a letecký priemysel
Zliatiny na báze hliníka majú nízku hustotu, vysokú špecifickú pevnosť, silnú odolnosť proti korózii, dobrú tvárnosť, dobré fyzikálne a mechanické vlastnosti a sú najpoužívanejšími konštrukčnými materiálmi z neželezných kovov v priemysle. Pre laserovú aditívnu výrobu sú materiály na báze hliníka typickými ťažko spracovateľnými materiálmi, ktoré sú určené ich špeciálnymi fyzikálnymi vlastnosťami (nízka hustota, nízka miera absorpcie lasera, vysoká tepelná vodivosť a ľahká oxidácia atď.). Z hľadiska procesu tvárnenia aditívnej výroby je hustota hliníkovej zliatiny malá, tekutosť prášku je relatívne zlá, rovnomernosť ukladania na lôžko formovacieho prášku SLM je zlá alebo kontinuita dopravy prášku v procese LMD je zlá, preto , presnosť a presnosť systému nanášania prášku/prášku v zariadení na výrobu laserových aditív je vysoká.
Zliatiny hliníka, ktoré sa v súčasnosti používajú pri aditívnej výrobe, sú hlavne zliatiny Al-Si, medzi ktorými boli rozsiahle študované AlSi10Mg a AlSi12 s dobrou tekutosťou. Avšak kvôli materiálovej povahe zliatiny Al-Si odlievanej hliníkovej zliatiny, hoci je pripravená optimalizovaným výrobným procesom laserových aditív, je ťažké prekročiť pevnosť v ťahu 400 MPa, čo obmedzuje jej výkon v leteckom a kozmickom priemysle a iných oblastiach. Použitie na vysoko nosné prvky.
V záujme ďalšieho získania vyšších mechanických vlastností mnohé podniky a univerzity doma i v zahraničí v posledných rokoch zrýchlili tempo výskumu a vývoja a na trh bolo uvedené veľké množstvo vysokopevnostných hliníkových zliatin určených na aditívnu výrobu. Airbus vyvinul Scalmalloy, prvý vysokopevný práškový materiál z hliníkovej zliatiny na svete určený na aditívnu výrobu, ako odpoveď na potreby aditívnej výroby dielov z hliníkovej zliatiny pre letectvo. Pevnosť v ťahu pri izbovej teplote je 520 MPa. Bol aplikovaný na aditívnu výrobu konštrukčných dielov kabíny lietadiel A320. Pevnosť vysokopevnostnej hliníkovej zliatiny 7A77.60L vyvinutej Hughes Research Laboratory (HRL) v Spojených štátoch presahuje 600 Mpa, čím sa stáva prvou kovanou ekvivalentnou vysokopevnostnou hliníkovou zliatinou, ktorú možno použiť na aditívnu výrobu. NASA Marshall Space Flight Center začalo používať Tento materiál sa používa pri výrobe veľkorozmerných leteckých dielov; Referencia technológie 3D tlače tiež oznámila, že nová špeciálna vysokopevná hliníková zliatina pre 3D tlač navrhnutá a vyvinutá domácim inštitútom priemyselného výskumu CRRC prekonala patentový limit spoločnosti Airbus. Stabilita presahuje 560 MPa, čo je výrazne lepšie ako tlačový výkon prášku z hliníkovej zliatiny Scalmalloy® od Airbusu. Dokáže uspokojiť potreby 3D tlače pre špičkové výrobné diely, ako sú zariadenia na domácu železničnú dopravu a letecký priemysel. aplikácie na výrobu materiálov.
