Przemysłowy druk 3D w branży lotniczej

Airbus A350 XWB i potrzeba innowacji

Program A350 XWB został uruchomiony przez Airbus z myślą o stworzeniu najbardziej wydajnego samolotu komercyjnego na świecie, zdolnego do przewożenia dużych ładunków na długich dystansach przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia paliwa. Jednym z najważniejszych celów było wprowadzenie zaawansowanych materiałów i procesów produkcyjnych, które mogłyby przyczynić się do zredukowania masy samolotu. Produkcja addytywna stała się jednym z kluczowych narzędzi, umożliwiającym realizację tych założeń.
 
Druk 3D pozwolił na radykalne uproszczenie konstrukcji, zastępując skomplikowane, wieloelementowe komponenty pojedynczymi, zintegrowanymi elementami, co znacząco skróciło czas produkcji, zredukowało liczbę części i poprawiło niezawodność.
 

Wyzwanie: Projektowanie uchwytu do prowadzenia kabli

Jednym z wyzwań w projekcie A350 XWB było opracowanie uchwytu do prowadzenia kabli w pionowym stabilizatorze samolotu. Uchwyt ten miał kluczowe znaczenie, ponieważ służył do zasilania i przesyłania danych z kamer zewnętrznych, które zapewniają pasażerom widok z zewnątrz, a pilotom dodatkową pomoc podczas manewrów naziemnych.
 
Wymagania dla tego komponentu były niezwykle rygorystyczne: musiał on być lekki, wytrzymały, zoptymalizowany pod kątem produkcji seryjnej oraz spełniać surowe normy certyfikacyjne przemysłu lotniczego. Konwencjonalnie produkowany uchwyt składał się z ponad 30 różnych części, co oznaczało nie tylko długi czas produkcji, ale również skomplikowany proces montażu i wyższe koszty.
 

Rozwiązanie: Produkcja przyrostowa z wykorzystaniem drukarki 3D

W obliczu tych wyzwań, Sogeti High Tech, będąca częścią grupy Cap Gemini, wspólnie z EOS GmbH podjęli się zadania zoptymalizowania uchwytu do prowadzenia kabli za pomocą technologii Direct Metal Laser Sintering (DMLS), oferowanej przez EOS. Proces ten umożliwia wytwarzanie skomplikowanych geometrii w jednym, zintegrowanym elemencie, co pozwala na drastyczne zmniejszenie liczby części oraz skrócenie czasu produkcji.
 
Wykorzystując stop aluminium AlSi10Mg, który charakteryzuje się doskonałą wytrzymałością mechaniczną przy niskiej masie, zespół inżynierów był w stanie zoptymalizować projekt uchwytu pod kątem topologii, co dodatkowo zmniejszyło jego wagę. Analiza optymalizacji topologii pozwoliła na zdefiniowanie przestrzeni, w której mógł znajdować się komponent, jednocześnie zachowując kluczowe właściwości mechaniczne i funkcjonalne.
 
Jednym z kluczowych elementów procesu było także ograniczenie liczby struktur wspierających, co zmniejszyło konieczność kosztownego post-processingu. Dzięki zastosowaniu oprogramowania EOSPRINT, proces optymalizacji został skrócony, a cała produkcja uchwytu mogła być zrealizowana w rekordowo krótkim czasie.

Wyniki: Znacząca redukcja czasu i kosztów produkcji

Wdrożenie druku 3D przyniosło imponujące rezultaty. Tradycyjnie produkcja uchwytu do prowadzenia kabli trwała około 70 dni, ze względu na konieczność wytworzenia ponad 30 części i ich złożonego montażu. Dzięki wykorzystaniu przemysłowej drukarki 3D EOS M 400, pracującej w technologii DMLS, cały proces produkcji uchwytu został skrócony do zaledwie 19 godzin – oznacza to ponad 90% redukcję czasu produkcji.
 
Dodatkowo, zintegrowanie wszystkich części w jednym elemencie pozwoliło na znaczące obniżenie kosztów związanych z wytwarzaniem, montażem oraz magazynowaniem. Wcześniej, każdy z 30 elementów wymagał oddzielnego procesu produkcji, a także musiał być przechowywany w magazynie, co generowało dodatkowe koszty logistyczne. Teraz, dzięki wytwarzaniu przestrzennemu, uchwyt może być produkowany na żądanie, co dodatkowo zwiększa elastyczność operacyjną.
 
Co więcej, optymalizacja topologiczna pozwoliła na istotne zmniejszenie masy komponentu – ostateczna wersja uchwytu waży zaledwie 317 gramów, co ma kluczowe znaczenie w lotnictwie, gdzie każdy dodatkowy gram przekłada się na większe zużycie paliwa.
 

Niezwykle cenimy sobie renomowane rozwiązania produktowe od EOS GmbH, a także ich wszechstronną wiedzę, która pozwala urzeczywistniać komponenty z produkcji addytywnej. Dostosowanie istniejącego komponentu do wymagań druku 3D w zaledwie dwa tygodnie oznaczało, że musieliśmy osiągnąć sukces już za pierwszym podejściem. Doskonała i proaktywna współpraca umożliwiła realizację tego ambitnego zadania z wyjątkowymi rezultatami.
 

– Carlos Ribeiro Simoes, Lider ds. rozwiązań produkcji addytywnej w Sogeti High Tech

Przyszłość produkcji w lotnictwie

Technologia druku 3D odgrywa kluczową rolę w modernizacji procesów produkcyjnych w lotnictwie. Przykład Airbus A350 XWB pokazuje, że produkcja addytywna nie tylko przyspiesza realizację projektów, ale także umożliwia osiąganie wyższej wydajności operacyjnej i obniżenie kosztów. Zintegrowane, lekkie komponenty produkowane metodą druku 3D przyczyniają się do zmniejszenia zużycia paliwa, co ma bezpośredni wpływ na obniżenie emisji CO2, a tym samym na spełnienie coraz bardziej rygorystycznych norm środowiskowych.
 

BIBUS MENOS: Twój partner w implementacji nowoczesnych rozwiązań technologicznych

Jako autoryzowany dystrybutor technologii EOS GmbH w Polsce, BIBUS MENOS oferuje wsparcie firmom, które chcą wdrożyć addytywną produkcję w swoich procesach. Nasza współpraca z liderami rynku, takimi jak EOS, umożliwia dostarczanie zaawansowanych rozwiązań technologicznych, które pomagają firmom zwiększać efektywność, skracać czas realizacji zamówień i obniżać koszty produkcji.
 
Wspieramy branże takie jak lotnictwo, motoryzacja, medycyna czy przemysł ciężki w implementacji nowoczesnych rozwiązań druku 3D. Nasze doświadczenie oraz dostęp do najnowocześniejszych technologii sprawiają, że jesteśmy w stanie pomóc naszym klientom w każdej fazie projektu – od wstępnych analiz, przez optymalizację topologii, aż po produkcję seryjną.