วิธีพิมพ์เครื่องบิน: การพิมพ์ 3 มิติด้วยโลหะคืออะไรและจะเปลี่ยนแปลงการผลิตอย่างไร

“สิ่งสำคัญที่การพิมพ์ 3 มิติสามารถทำได้คือบีบโครงสร้างให้มากที่สุด”

— การพิมพ์ 3 มิติเป็นพื้นที่ที่มีอยู่มาโดยตลอด

มีผู้ชื่นชอบอิสระมากมาย ขณะนี้มีจำนวนน้อยลงและการพิมพ์ได้เข้าสู่อุตสาหกรรมมากขึ้น ทำไมมันถึงเกิดขึ้น?

— มีกลุ่มคนในรัสเซียฉันจะเรียกพวกเขาว่าผู้คลั่งไคล้ประเภทศาสนาที่ยกย่องเทคโนโลยี FDM (การสร้างโดยการสะสมทีละชั้น - เอ็ด) พวกเขารู้ทุกอย่างเกี่ยวกับมันอย่างแน่นอน: พวกเขารู้วิธีประกอบเครื่องพิมพ์จากวัสดุชั่วคราวพวกเขาได้รับวัตถุดิบ องค์ความรู้นี้ได้รับการสำรวจอย่างเต็มที่แล้ว FDM นั้นค่อนข้างง่าย ราคาถูกและรวดเร็ว ใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่มีข้อจำกัดเกี่ยวกับมาตรฐานด้านสุขอนามัย และเสน่ห์หลักคือสามารถนำไปใช้ในชีวิตประจำวันได้ วงเล็บหัก ต้องพิมพ์ขาตั้งหรือไม่ ง่ายต่อการพิมพ์

แต่ตอนนี้ผนึกโลหะเป็นเขตพลบค่ำมันมีองค์ประกอบที่ไม่อนุญาตให้แพร่หลาย ราคานี้ค่อนข้างแพง ต้องใช้ทรัพยากรจำนวนมากและโครงสร้างพื้นฐานที่ซับซ้อน ซึ่งมีเพียงองค์กรที่ประสบความสำเร็จซึ่งมีพนักงานที่เหมาะสมเท่านั้นที่สามารถจ่ายได้

ดังนั้น ความรู้ด้านการพิมพ์โลหะเบื้องต้นมีไม่มากนัก แต่นี่เป็นกรณีของการปฏิบัติที่ดีในโรงงาน เมื่ออาจารย์เริ่มเป็นช่างทำกุญแจหรือช่างกลึง ทำงานด้วยมือของเขาเพื่อทำความเข้าใจว่ามันทำงานอย่างไร จากนั้นเขาก็นำความรู้เกี่ยวกับการติดตั้งมาเป็นวิศวกรที่เต็มเปี่ยม

Evgeny Bolkhovetsky

— ตอนนี้การพิมพ์โลหะ 3D พัฒนาไปอย่างไร?

— เทคโนโลยีสารเติมแต่งไม่ใช่สิ่งที่เป็นนามธรรม แต่เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางเทคโนโลยี ไม่จำเป็นต้องพิมพ์ทุกอย่างทุกที่ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือการได้รับผลทางเทคนิคและเศรษฐกิจ โดยคร่าวแล้ว ผลิตภัณฑ์สิ่งพิมพ์ควรให้ประโยชน์เมื่อเปรียบเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่หลอมและลับให้คม ตัวอย่างเช่น ไม่จำเป็นต้องพิมพ์โครงสร้างแผ่นโค้งงอ เนื่องจากมีราคาถูกกว่าและเร็วกว่าในการผลิตในวิศวกรรมเครื่องกลแบบคลาสสิก ซึ่งกระบวนการนี้ดำเนินการมานานหลายทศวรรษ อุตสาหกรรมเหล่านั้นที่ทำเช่นนี้อาจไม่เคยเกิดขึ้นกับการพิมพ์ 3 มิติ

แต่สิ่งสำคัญที่การพิมพ์ 3 มิติสามารถทำได้คือบีบออกโครงสร้างสูงสุด ตัวอย่างเช่น สามารถช่วยทำให้ผลิตภัณฑ์มีน้ำหนักเบาขึ้นโดยที่ยังคงความแข็งแรง ลดการใช้วัสดุ หรือสร้างแบบจำลองเฉพาะสำหรับอวัยวะเทียม วิธีคลาสสิกในการทำเช่นนี้จะใช้เวลานานและมีราคาแพง หรืองานอื่น - เพื่อให้เครื่องยนต์เบาขึ้นโดยที่ยังคงฟังก์ชันการทำงาน สมรรถนะ และความแข็งแกร่ง ตัวอย่างเช่น ใบพัดเครื่องยนต์อากาศยานใหม่ที่มีช่องระบายความร้อนที่ซับซ้อนดูเหมือนจะเพิ่มทรัพยากรและความทนทาน

วิธีแก้ปัญหาเหล่านี้เกิดขึ้นเพียงเพราะวิศวกรจัดการกับปัญหา เขาตระหนักว่าเขาสามารถลองใช้แนวทางใหม่ได้ นั่นคือการสร้างโครงสร้างโครงตาข่ายแบบบางซึ่งจะทำให้ชิ้นส่วนเครื่องยนต์เบาลง 20% และประหยัดน้ำมันขึ้น 15% ดังนั้นเครื่องบินจะบินได้ไกลขึ้น จรวดจะกินน้ำมันน้อยลง การเปิดตัวจะประหยัดขึ้น และเพิ่มน้ำหนักบรรทุกได้

ทั้งหมดนี้สามารถทำได้ด้วยการพิมพ์ 3 มิติเท่านั้นองค์กรที่ต้องการทำให้การออกแบบสว่างขึ้นและได้ต้นแบบอย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องรอ พูดไปว่า หนึ่งปีครึ่ง ไปพิมพ์ ในสาขาของเรา เป็นไปได้ที่จะทำซ้ำหลายครั้งของส่วนประกอบเครื่องยนต์ที่สำคัญของศูนย์การบินในสองสามเดือน ทดสอบองค์ประกอบและทำความเข้าใจวิธีการทำงาน ประโยชน์ของการใช้การพิมพ์นั้นชัดเจน แต่นี่ไม่ใช่ยาครอบจักรวาล มันจะไม่แทนที่ทุกอย่าง แต่จะพบว่ามันมีประโยชน์ทางเศรษฐกิจ

— คุณมีตัวอย่างองค์ประกอบแต่ละอย่างที่ทำในรูปแบบดั้งเดิม แต่ปัจจุบันได้รับการตีพิมพ์แล้วหรือยัง?

— เราช่วยโอนพวงมาลัยของหนึ่งเฮลิคอปเตอร์เทคโนโลยีบนอลูมิเนียมและพิมพ์ ตอนนี้ห่วงโซ่จลนศาสตร์ทั้งหมดกลายเป็นเรื่องง่ายและเร็วขึ้น สามารถทดสอบการออกแบบ ทำความเข้าใจสิ่งที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ และรับผลิตภัณฑ์ที่อัปเดตภายในหนึ่งหรือสองสัปดาห์

ตัวอย่างที่ซับซ้อนมากขึ้น:องค์ประกอบเฉพาะของเครื่องยนต์อากาศยาน ในการทำเช่นนี้ เราได้พูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญ พวกเขาดูแลผลิตภัณฑ์ที่เคยทำโดยการคัดเลือกนักแสดง ใช่ พวกเขามีราคาเพิ่มขึ้นเล็กน้อย แต่ความเร็วในการผลิตเพิ่มขึ้นเป็นสิบเท่า - เราสามารถจัดเตรียมเคสที่จะใช้สำหรับการทดสอบแบบตั้งโต๊ะ พวกเขาจะให้ความร้อน ของเหลวและเชื้อเพลิงจะหมุนเวียนไปที่นั่นภายใต้ความกดดัน ที่จะทำงาน

ตัวอย่างที่ไม่ค่อยมีใครรู้จัก:เลนส์สำหรับองค์ประกอบของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้หรือแว่นตาความเป็นจริงเสริม ช่วงกว้างมากตั้งแต่ชิ้นส่วนที่ไม่ขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพของการติดตั้งไปจนถึงอุปกรณ์ที่ติดตั้งบนเครื่องยนต์ของเครื่องบิน

“หลายคนไม่รู้เกี่ยวกับเทคโนโลยีสารเติมแต่ง พวกเขานำผลิตภัณฑ์มาและพูดว่า “เราต้องการพิมพ์เหมือนกันทุกประการ”

กระบวนการพัฒนาผลิตภัณฑ์โดยใช้การพิมพ์เป็นอย่างไร?

— มีองค์กรมากมายในรัสเซียที่มืออาชีพทำงาน พวกเขารู้ทุกอย่างเกี่ยวกับสาขาของตน แต่เมื่อพวกเขามาเรียนรู้สิ่งใหม่ๆ พวกเขาไม่รู้ว่าจะเริ่มต้นจากตรงไหน ดังนั้น หลายคนจึงถามคำถามซ้ำซาก: "เรามีผลิตภัณฑ์ดังกล่าว เราต้องการพิมพ์" แล้วมีเทคนิคที่เรียกว่าการคัดกรองความเป็นไปได้อย่างชาญฉลาด พูดง่ายๆ ก็คือ นี่คือการเลือก ซึ่งเป็นพารามิเตอร์ที่คุณสามารถเข้าใจได้ว่าผลิตภัณฑ์นั้นควรค่าแก่การพิมพ์ ไม่คุ้มค่า หรือมีศักยภาพที่จะพิมพ์ได้

หากการพิมพ์ล้มเหลวหรือจะแพงเราซื่อสัตย์เกี่ยวกับมัน ลูกค้าตัดสินใจว่าจะเหมาะกับเขาหรือไม่ หากผลิตภัณฑ์มีศักยภาพ เราขอเสนอโซลูชันการออกแบบและเทคโนโลยีใหม่: เพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงบางอย่างเพื่อปรับปรุงการออกแบบ ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงน้อยกว่าที่เราจะไม่สามารถพิมพ์ผลิตภัณฑ์หรือลดระยะเวลาในการก่อสร้างและปริมาณวัสดุได้

และมีลูกค้าที่ทำทุกอย่างออกมาแล้วและสินค้าต้องพิมพ์ "ที่หน้าผาก" การสื่อสารกับลูกค้าแตกต่างกัน เนื่องจากนี่ไม่ใช่วิศวกรรมเครื่องกลแบบคลาสสิก ซึ่งทำมาหลายสิบปีแล้ว ซึ่งมีภาพวาดทั้งหมด และทุกคนเข้าใจดีว่าเครื่องกลึงหรือเครื่องกัดทำงานอย่างไร ทั้งหมดนี้เป็นเทคโนโลยีใหม่ ไม่กี่คนที่รู้ว่าการพิมพ์โลหะ 3 มิติทำงานอย่างไร

พิมพ์อะไรยากที่สุด?

- ฉันจะแบ่งความซับซ้อนในแง่ของรูปแบบและส่วนประกอบการผลิต อาจยากกว่าการออกแบบเจเนอเรทีฟไบโอนิคที่มีโครงสร้างตาข่ายแบบต่างๆ ที่ยังไม่ได้ประดิษฐ์ขึ้น แต่นี่เป็นรูปแบบที่ซับซ้อน ลูกค้าสร้างความท้าทายดังกล่าวขึ้นมาเอง

และมีปัญหาทางเทคโนโลยีอย่างหมดจด - นี่คือผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ของเครื่องยนต์อากาศยานที่มีพื้นผิวประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น ช่องปิดที่มีลิงก์ภายในที่ซับซ้อนเพื่อความแข็งแกร่งในการเจาะ แยกจากกัน สิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่เรียบง่าย แต่โดยรวมแล้วมันยากมากที่จะทำสิ่งนี้ และสำหรับผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่ ปัญหาหลักคือการหดตัว การบิดเบี้ยว และการแตกร้าว

“หากการผลิตไม่ได้รับการพัฒนา ความเสื่อมโทรมก็เริ่มต้นขึ้น เป็นไปไม่ได้ที่จะยืนนิ่งและเจริญรุ่งเรือง”

— คุณแน่ใจหรือว่าต้องเผชิญกับความสงสัยของผู้ผลิต? พวกเขามักจะพูดอะไรเกี่ยวกับคุณและคุณโน้มน้าวพวกเขาอย่างไร

— ฉันจะบอกด้วยซ้ำว่านี่เป็นกระบวนการสองขั้ว มีคนจำนวนมากที่ไม่เชื่อว่าการพิมพ์ 3 มิติจะได้ผล ในขณะที่คนอื่นๆ สร้างอุดมคติและเชื่อว่ามันสามารถทำทุกอย่างได้อย่างแน่นอน

ความเฉื่อยของการคิดมีอยู่ในคนบางคนซึ่งทำงานด้านการผลิตมา 30 ปีติดต่อกันและรู้ดีว่ากระบวนการเป็นอย่างไร เชื่อว่าไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลง และมีผู้ที่สนใจในแนวคิดของการทำให้เป็นดิจิทัลและต้องการลองสิ่งใหม่ๆ ไม่ใช่เพราะพวกเขาถูกบังคับ นี่เป็นความต้องการภายในของวิศวกร และเขามีข้อโต้แย้ง - คุณสามารถทำได้เร็วขึ้น เพิ่มรูปร่างที่ไม่เหมือนใคร เพิ่มประสิทธิภาพ และแปลทั้งหมดนี้เป็นภาษาของตัวเลข นี่เป็นแนวทางที่ถูกต้อง ถ้าคุณไม่พัฒนา ความเสื่อมโทรมก็เริ่มต้นขึ้น เป็นไปไม่ได้ที่จะยืนนิ่งและเจริญรุ่งเรือง

เมื่อลูกค้าสงสัยติดต่อเรา -เราพูดตามตรงว่ากระบวนการทางเทคโนโลยีของเรามีข้อจำกัด แต่เรายังแสดงให้เห็นว่าเขาสามารถชนะได้อย่างไร เรานำเสนอโซลูชันของเราเอง - แทนที่จะเป็นห้าองค์ประกอบแยกกัน เราปรับให้เป็นหนึ่งเดียว พิมพ์กรณีทดสอบหลายกรณีได้ฟรี หากพวกเขาไม่ชอบ ก็ไม่เป็นไร พวกเขามีประสบการณ์ และเราได้รับการสื่อสารใหม่ๆ

ส่วนประกอบข้อมูลกำลังเริ่มต้นพัฒนาเร็วขึ้นและการผลิตจะทัน และการพิมพ์ 3 มิติจะเป็นส่วนสำคัญ เพราะไม่เช่นนั้นผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนและมีประสิทธิภาพเหล่านี้ก็ไม่อาจได้รับมา ลูกค้าที่ละเลยพื้นที่นี้จะเป็นผู้แพ้และประสบความสูญเสีย นี่เป็นภาพที่เกินจริงและมองโลกในแง่ร้ายของโลก แต่เป็นการดีกว่าที่จะเผชิญความจริง

“หลายๆ คนถามคำถามเล็กๆ น้อยๆ ว่า «เรามีผลิตภัณฑ์แบบนี้ เราต้องการพิมพ์มัน»”

— มีอะไรอีกที่ขัดขวางไม่ให้คุณรวมเทคโนโลยีสารเติมแต่งและการผลิตจำนวนมาก

- ไม่อยากพูดเกินจริงแต่อยู่เคียงข้างเสมอลูกค้าเหลืออุปกรณ์การจัดการซึ่งแม้จะมีความเห็นของวิศวกรและความคิดริเริ่มของเขา แต่ก็อาจตัดสินใจว่าพวกเขาไม่มีทรัพยากร การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุมีราคาแพง ดังนั้นจึงเป็นเรื่องปกติที่การออกแบบให้สว่างขึ้นและเพรียวลมให้ประโยชน์ทางเศรษฐกิจโดยตรง เช่น ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และผู้ที่ไม่ได้รับประโยชน์โดยตรงจากการผลิตแบบเพิ่มเนื้อที่นี่และตอนนี้ไม่ได้ใช้งานเพราะจนถึงตอนนี้ทุกคนมีความสุขกับทุกสิ่ง

— วิธีการรวมการผลิตแบบดั้งเดิมและการพิมพ์ 3 มิติเข้าด้วยกัน?

— หากเราติดตามว่าวิทยาศาสตร์และเทคนิคเป็นอย่างไรการปฏิวัติและการเชื่อมโยงกับการผลิต ในตอนแรก ช่างฝีมือทำทุกอย่างในสำเนาเดียวตามสั่ง จากนั้นเครื่องแรกก็ปรากฏขึ้น การผลิตขยายตัว เราเริ่มทำผลิตภัณฑ์ในสต็อกเพื่อให้เราสามารถขายการแบ่งประเภทในตลาดได้ เมื่อเราเปลี่ยนไปใช้สายการประกอบ การผลิตกลายเป็นเรื่องใหญ่และเป็นหนึ่งเดียว สิ่งนี้ช่วยลดต้นทุนการผลิต - ง่ายกว่าที่จะสร้างหนึ่งแบบฟอร์มและ 10,000 สำเนาที่เหมือนกัน แต่เรากำลังพัฒนา กระบวนการของการทำให้เป็นดิจิทัลกำลังเร่งขึ้น มีกำลังประมวลผลจำนวนมาก การเพิ่มประสิทธิภาพและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของวงจรเทคโนโลยีกำลังพัฒนา

นอกจากนี้ยังมีแนวความคิดเกี่ยวกับการพัฒนาสังคมต่อไป— การเปลี่ยนแปลงในรูปแบบทางเทคนิคและเศรษฐกิจนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงวิถีชีวิตของผู้คน ในสังคมที่พัฒนาแล้วส่วนใหญ่ การจัดการทรัพยากรอย่างประหยัดกำลังพัฒนาอยู่ ทั้งหมดนี้เข้ากันได้เป็นอย่างดีกับการพิมพ์ 3 มิติ เราไม่จำเป็นต้องพิมพ์ผลิตภัณฑ์ที่เหมือนกันหลายพันรายการโดยหวังว่าลูกค้าจะซื้อ เขามาพร้อมกับเคสของเขา และไม่รอถึงสามปีเพื่อให้เราเตรียมโครงสร้างพื้นฐานและทำสิ่งที่เขาต้องการ การนับดำเนินต่อไปเป็นเวลาหลายสัปดาห์และหลายเดือน 

ดังนั้นการพิมพ์จึงกลายเป็นส่วนประกอบอินทรีย์การผลิตและจะพบที่อยู่ภายในนั้น ในเวลาเดียวกันการพิมพ์บางสิ่งจะยังคงไร้จุดหมาย - ไม่จำเป็นต้องพิมพ์โครงสร้างแผ่นงานมันไม่ประหยัดและยาก และผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนและมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวจะพิมพ์ได้ง่ายขึ้นและได้รับประสิทธิภาพสูงสุด 

</ p>

คุณโฟกัสใคร ใครคือจุดอ้างอิงหลักในพื้นที่นี้ตอนนี้?

ตอนนี้ผู้นำของอุตสาหกรรมคือยุโรปและบริษัทอเมริกันที่มีประสบการณ์สะสมมาหลายปี ตัวอย่างเช่น โบอิ้งและแอร์บัส แอสตัน มาร์ติน หรือเฟอร์รารี ได้แนะนำโซลูชั่นเสริมในผลิตภัณฑ์ของตนมาหลายปีแล้ว เราพยายามมองหาบริษัทใหญ่ๆ ของโลกและเรียนรู้จากผู้ที่อยู่ในระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรมสารเติมแต่ง

ค่อนข้างเร็วนี้ เราได้รับการฝึกอบรมในโปรแกรมนานาชาติ Additive Minds ตัวอย่างเช่น ในส่วนหนึ่งของการฝึกอบรม มีการสาธิตการใช้งานการออกแบบจำนวนหนึ่ง แล้วคนที่ไม่รู้ว่าจะมองไปทางไหนก็จะได้เห็นภาพสวย ๆ และมืออาชีพก็จะได้เห็นโซลูชั่นเจ๋ง ๆ ที่สามารถนำไปใช้ในการทำงานได้ แน่นอน เราใส่ใจกับสิ่งเหล่านี้และนำไปใช้กับการวิจัยของเรา

เวทีรัสเซียก็มีผู้นำของตัวเองและ"ผู้บุกเบิกตลาด" เราร่วมมือกับพวกเขาในเรือลำเดียวกัน เราแลกเปลี่ยนวิธีแก้ปัญหาและความคิด ไม่เช่นนั้นเราจะไม่รอด ประการแรกคือวิสาหกิจของ UEC: UEC-Saturn, UEC-Aviadvigatel และ UEC-UMPO

— คุณคาดหวังอะไรในด้านนี้ในอีก 5-10 ปีข้างหน้า?

- ในทิศทางของการพิมพ์ด้วยโลหะ ฉันจะกล่าวประชดทางเทคนิค มีอุปกรณ์และ GOST ที่เราใช้งานอยู่ และเราเห็นสิ่งที่ชัดเจนที่สามารถปรับปรุงหรือลบออกได้ เพื่อทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ซับซ้อนเร็วขึ้น ถูกลง และดีขึ้น

แต่มีบางพื้นที่ที่อยู่นอกวงกลมความรู้ของเรา และการทำเช่นนั้นสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่รุนแรงที่สุดได้ ตัวอย่างเช่น การพัฒนาปัญญาประดิษฐ์แบบเร่งรัดจะนำไปสู่ความจริงที่ว่าศูนย์การพิมพ์ทั้งหมดอาจถูกบีบอัดเป็นแอปพลิเคชันเดียว ซึ่งผลิตภัณฑ์จะได้รับการพิจารณาและตัวแบบจะทำทุกอย่างเพื่อบุคคลเนื่องจากอัลกอริธึม และพนักงานจะสามารถใช้เวลานี้ในการพัฒนาทรงกลมต่อไป ฉันไม่ใช่นักอนาคต แต่สำหรับฉันแล้วดูเหมือนว่านี่เป็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจน

การพัฒนาที่ไม่ชัดเจนก็เกิดขึ้นเช่นกัน ตัวอย่างเช่น ใครจะคิดว่าการเติบโตของพลังการประมวลผลอันเนื่องมาจากสกุลเงินดิจิทัล วิดีโอเกม และความบันเทิงแบบโต้ตอบจะช่วยในการคำนวณรหัสพันธุกรรม

อ่านเพิ่มเติม:

บนปิรามิดในประเทศจีนพบรูปเหมือนของ "ราชาแห่งบรรพบุรุษ" ทรงครองราชย์เมื่อ 4,000 ปีที่แล้ว

ความยาวของวันโลกเพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์ไม่รู้ว่าทำไม

วิศวกรได้สร้าง "เครื่องเคลื่อนไหวถาวร" สำหรับนาฬิกาอะตอมแบบพกพา