Rozwój druku przestrzennego
Od producentów silników lotniczych samolotów coraz częściej wymaga się zmniejszenia oddziaływania transportu lotniczego na środowisko naturalne przy jednoczesnym zwiększeniu wydajności i zmniejszeniu kosztów. Kluczem może być rewolucyjna technika produkcji wprowadzona po raz pierwszy w latach 80. XX w. Druk przestrzenny różni się od tradycyjnych technik obróbki, w których usuwa się materiał poprzez jego skrawanie lub frezowanie. Pozwala on na prowadzenie procesu addycyjnego, polegającego na nanoszeniu kolejnych warstw złożonych z małych ilości materiału, tworzących na podstawie cyfrowego modelu trójwymiarowe części o praktycznie dowolnym kształcie. Choć technika ta jest szeroko stosowana do tworzenia prototypów, jej bezpośrednie zastosowanie w produkcji było dotychczas utrudnione ze względu na małą wydajność i nieodpowiednio dobre właściwości materiałów. Sytuacja ta zmienia się dzięki pracom prowadzonym w ramach projektu MERLIN (Development of aero engine component manufacture using laser additive manufacturing), finansowanego ze środków UE. Dokładniej mówiąc, dopracowano dwie technologie druku przestrzennego: laserowe osadzanie metali (LMD) oraz selektywne topienie laserowe (SLM). Techniki laserowe dają możliwość dokładnego tworzenia małych elementów oraz uzyskania dobrej jakości wykończenia powierzchni, co nie jest możliwe w przypadku druku przestrzennego opartego na wiązce i łuku elektronów. W SLM punkt promienia lasera skierowany jest na proszek materiału i miejscowo zgrzewa proszek zgodnie ze z góry określonym wzorcem, z dokładnością od 50 do 250 μm. Z kolei w LMD wykorzystuje się laser do przetwarzania proszku w celu tworzenia samodzielnie utrzymujących się struktur 3D o wielkości nawet 200 μm. W projekcie MERLIN techniki te okazały się być bardzo obiecujące, jeżeli chodzi o tworzenie wysoko wydajnych części samolotowych. Umożliwiły one projektowanie całkowicie nowych produktów, niemożliwych do tworzenia przy pomocy konwencjonalnych procesów, takich jak odlewanie czy skrawanie. Ponadto obie laserowe techniki umożliwiają tworzenie złożonych geometrii i uzyskanie zaawansowanych funkcjonalności produktów przy pomocy szerokiej gamy stopów. W celach demonstracyjnych wytworzono dziesięć elementów ogólnych oraz podzespołów silnika lotniczego. Partnerzy projektu opracowali również specyfikacje badań nieniszczących dla LMD, jak i SLM, w tym wymagania dotyczące sprzętu laserowego i konwencjonalnych systemów do testów ultradźwiękowych. Opracowano techniki monitorowania i kontroli geometrii podczas obróbki. Dzięki projektowi MERLIN powstały skuteczne technologie druku przestrzennego o znacznie wyższej wydajności. Przy możliwości produkcji lekkich, wysokiej jakości części, technologia ta powinna mieć również pozytywny wpływ na środowisko naturalne oraz na konkurencyjność przemysłu lotniczego.
Słowa kluczowe
Druk przestrzenny, silniki samolotowe, silnik lotniczy, laserowe osadzanie metali, selektywne topienie laserowe
