• sales
  • 064-931-9191
  • admin@sync-innovation.com
  • support
  • 095-778-1204
  • support@sync-innovation.com
  • mon-sat 8:00-18:00

เทคโนโลยี Additive Manufacturing กับอุตสาหกรรม Aerospace

3D Printing is Transforming the Aerospace Industry หลายยคนคงเคยได้ผ่านตากันมาบ้าง ใช่แล้ว!!! นี่คือการเปลี่ยนแปลงของอุตสาหกรรมการบินรวมถึงการใช้งานเชิงพาณิชย์ในอุตสาหกรรม และทางการทหาร ประกอบด้วยแผนกที่ออกแบบผลิต ดำเนินงาน และบำรุงรักษาเครื่องบินหรือยานอวกาศ ตัวแปรหลักที่กำลังทำให้การเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมการบินและอวกาศก็คือ การพิมพ์ 3 มิติ

เทคโนโลยีได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ทำให้การเดินทางระหว่างประเทศและการสำรวจอวกาศเป็นจริง การผลิตสารเติมแต่ง additive manufacturing (AM) หรือที่รู้จักกันดีในนามการพิมพ์ 3 มิติมีบทบาทสำคัญในการปฏิวัติครั้งนี้เป็นอย่างมาก โดยการลดน้ำหนักวัสดุ เสริมความแข็งแรง และการออกแบบที่เพรียวลมในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

3D Printer มีบทบาทสำคัญในหลายอุตสาหกรรมในปีที่ผ่านมา ไม่ว่าจะเป็นทางการแพทย์ การศึกษา การบินและอวกาศ โดยในบรรดาผู้สนับสนุนการพิมพ์ 3 มิติครั้งแรกในอุตสาหกรรมการบินเป็นแรงผลักดันให้เกิดวิวัฒนาการของเทคโนโลยีนี้เพิ่มขึ้น สำหรับการผลิตชิ้นส่วนสิ้นเปลืองและต้นแบบ สายการบินหลายแห่งพึ่งพาการพิมพ์ 3 มิติเพื่อลดข้อจำกัดต่างๆ เช่น supply chain constraints เป็นห่วงโซ่อุปทานที่เริ่มจากจัดหาวัตถุดิบและสิ้นสุดเมื่อสินค้าถึงมือลูกค้า, พื้นที่คลังสินค้า, ลดวัสดุที่สูญเปล่าจากกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม เป็นต้น การผลิตชิ้นส่วนอากาศยานตามความต้องการอย่างรวดเร็วสามารถช่วยประหยัดพื้นที่ เวลา และเงินจำนวนมหาศาล

3D Printing in Aerospace

ในความเป็นจริงการลดน้ำหนักให้น้อยที่สุดเป็นวิธีอันดับหนึ่งที่ บริษัทผู้ผลิตอากาศยานประหยัดเงิน เพราะน้ำหนักมีผลต่อน้ำหนักบรรทุกการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง การปล่อยความเร็ว และความปลอดภัย ความแตกต่างจากกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิมอย่างเช่น CNC ซึ่งวัสดุถูกตัดออกเพื่อสร้างชิ้นส่วนจากเครื่องพิมพ์ 3D ของ Stratasys FDM (Fused Deposition Modeling) โดยการสร้างชิ้นส่วนจากฐานขึ้นไปทีละชั้น ช่วยให้รูปทรงที่ซับซ้อนและการออกแบบที่คล่องตัว ทั้งหมดนี้จะส่งผลให้น้ำหนักที่ลดลงในอากาศ เนื่องจากกำลังเพิ่มวัสดุมากกว่าการตัดวัสดุ กระบวนการนี้ยังช่วยลดปริมาณขยะอย่างมากในระหว่างการผลิต ท่ออากาศ แผ่นผนังโครง ที่นั่ง และแม้แต่ส่วนประกอบของเครื่องยนต์ล้วนได้รับประโยชน์จากการลดน้ำหนักด้วยการพิมพ์ 3 มิติ

3D Printing for Commercial Aircrafts

ตามที่ Apex หนึ่งในผู้นำด้านอุตสาหกรรมการบินของแอร์บัส เปิดเผยว่ามีจำนวนชิ้นส่วนที่มาจากการพิมพ์ 3 มิติในเครื่องบิน A350 XWB มากกว่า 1,000 ชิ้น มีความร่วมมือกันกับ Stratasys ช่วยให้สามารถผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ได้อย่างรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และสามารถรับน้ำหนักได้ดี โดยใช้วัสดุประสิทธิภาพสูงอย่าง ULTEM 9085 ด้วยระบบการพิมพ์แบบ FDM ซึ่งวัสดุในการผลิตนี้เป็นเทอร์โมพลาสติกเกรดวิศวกรรม ทำให้วัสดุแข็งแกร่ง และมีประสิทธิภาพที่ดีในด้านการติดไฟและไหม้ไฟ การปล่อยความร้อน ควันและสารพิษ

3D Printing for Industrial Spacecrafts

บทความของ Robert Dehue ก็อธิบายว่า NASA ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติ ของ Stratasys เพื่อพัฒนาและทดสอบ Space rover มีลักษณะเป็นรถแลนด์โรเวอร์ โดยใช้ชื่อว่า Hummer พร้อมห้องโดยสารที่มีแรงดันเพื่อช่วยชีวิตบนดาวอังคาร และในปัจจุบันมีชิ้นส่วนที่พิมพ์ด้วยระบบ FDM 3D มากกว่า 70 ชิ้น ชิ้นส่วนที่พิมพ์แบบ 3 มิติบนรถแลนด์โรเวอร์ของ NASA ประกอบด้วยช่องระบายอากาศ และตัวเรือนที่ทนไฟ มีตัวยึดกล้องและประตู ส่วนใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นกันชนหน้าและอุปกรณ์ติดตั้งแบบกำหนดได้เองอื่นๆ อีกมากมาย

การพิมพ์แบบ FDM จะได้ชิ้นส่วนที่ซับซ้อนพร้อมเวลาอันรวดเร็ว ซึ่งทีม RATS สร้างตัวเรือนแบบกำหนดเองสำหรับชุดประกอบอิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน ซึ่งจำเป็นต่อการบรรลุเป้าหมาย ด้วยค่าประมาณ 10,000 เหรียญสหรัฐต่อปอนด์ของวัสดุที่ส่งไปยังอวกาศ จึงไม่น่าแปลกใจว่าทำไม NASA จึงโน้มเอียงไปสู่กระบวนการการพิมพ์ 3 มิติ

Materials Used for Aerospace Industry

วัสดุ ULTEM ได้รับความนิยมอย่างสูงในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เนื่องจากความต้านทานต่อความร้อนและสารเคมีได้ดี ทนอุณหภูมิความร้อนประมาณ 153 องศาเซลเซียส การใช้ ULTEM ในสภาพแวดล้อมที่เย็นจัดเป็นเรื่องแปลก แต่หลังจากการทดสอบอย่างละเอียดภายใต้อุณหภูมิที่รุนแรงและความเค้นจำลองที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยจรวด ULTEM สามารถทรงคุณภาพให้เป็นไปตามที่หวัง

นอกจากนี้ยังมี PEKK และ composites โดยการใช้วัสดุคอมโพสิตยังเป็นแอพพลิเคชั่นมาตรฐานเดียวในการพิมพ์ 3 มิติ กระบวนการทางอ้อมในการใช้เครื่อง 3D Printer ซึ่ง PEKK และ composites เหล่านี้จะถูกนำไปใช้และพัฒนาต่อไป

วัสดุอีกกลุ่มหนึ่งที่ใช้ในอุตสาหกรรม aerospace ได้แก่ titanium, steel และ niobium ซึ่งแสดงให้เห็นบางส่วนที่กำลังผลิตส่วนใหญ่เป็นโลหะไททาเนียม คือส่วนหนึ่งของการบินและอวกาศที่สามารถทำหน้าที่เป็นโลหะทนไฟ และหัวฉีด โดย Boeing เป็นบริษัทการบินและอวกาศที่ใหญ่ที่สุดในโลกได้ลงนามในข้อตกลงความร่วมมือกับกลุ่มเทคโนโลยีและวิศวกรรม Oerlikon ของประเทศสวิตเซอร์แลนด์ เพื่อพัฒนากระบวนการและวัสดุมาตรฐานสำหรับการพิมพ์โลหะ 3 มิติ (metal 3D printing) ทั้งสองบริษัทจะใช้ข้อมูลที่ได้จากข้อตกลงของนักวิจัย เพื่อสนับสนุนการสร้างกระบวนการพิมพ์ไทเทเนียม 3 มิติ (titanium 3D printer) ตามมาตรฐาน นอกเหนือจากคุณสมบัติของ  additive manufacturing (AM) ที่จะผลิตชิ้นส่วนโลหะด้วยวัสดุและเครื่องจักรที่หลากหลาย งานวิจัยจะมุ่งเน้นไปที่การหลอมรวมกันของไทเทเนียมแบบอุตสาหกรรมเป็นครั้งแรก รวมถึงการทำให้แน่ใจว่าชิ้นส่วนใดๆ ที่ทำด้วยกระบวนการนี้ จะตรงตามข้อกำหนดการบินที่สำคัญของกระทรวงกลาโหม

อีกวิธีที่น่าสนใจมากในแง่ของวัสดุที่กำหนดเองมาจากบริษัท Voestalpine ที่ตั้งอยู่ในประเทศออสเตรียได้ลงทุนอย่างมีนัยสำคัญในการสร้างกรอบการทำงานเฉพาะของ AM โดยผลิตวัสดุโลหะแบบ atomized ที่กำหนดเองโดยเฉพาะสำหรับการใช้งาน AM วัสดุที่ผลิตขึ้นของ Voestalpine ส่วนใหญ่เป็นโลหะผสมเหล็ก ซึ่งในขณะที่วัสดุเหล่านี้อาจดูไม่น่าดึงดูดเท่ากับไทเทเนียมและโลหะทนไฟ แต่ยังคงเป็นพื้นฐานสำหรับการใช้งาน AM ส่วนใหญ่ทั่วโลก ซึ่งเป็นโลหะผสมเหล็กสองชนิดที่พัฒนาขึ้นโดยเฉพาะสำหรับความต้องการของ AM อย่างแรกคือมีผงเหล็กผสมต่ำสำหรับพิมพ์ง่าย ประการที่สองคือเกรดเหล็กประสิทธิภาพสูง เมื่อรวมความสามารถในการพิมพ์ของเหล็กกล้ามาราจิง (Maraging steel) ทำให้ความต้านทานการกัดกร่อนของค่า pH อยู่ในช่วง 4-17

3D Printer Materials for aerospace applications
(ที่มา ; https://www.3dhubs.com)

The Future of 3D Printing in Aerospace

ปัจจุบันองค์กรขนาดใหญ่หันมาใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อแก้ปัญหาทางวิศวกรรมที่ซับซ้อนและสร้างชิ้นส่วนพิเศษ แต่สิ่งที่จะเกิดขึ้นต่อไปบนท้องฟ้าและอวกาศสำหรับการพิมพ์ 3 มิตินั้นมีความเป็นได้อย่างมาก ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีในการพิมพ์โลหะ 3D จึงมีการคาดการณ์ว่าในอนาคตอันใกล้นี้ส่วนประกอบสำคัญต่างๆ ของเครื่องบินภายในประเทศและยานอวกาศ จะใช้วิธีการผลิตแบบ additive manufacturing โดยใช้โลหะผสมที่กำหนดเองและเทอร์โมพลาสติกน้ำหนักเบาคุณภาพสูง บริษัทชื่อดังอย่าง Boeing ลงทุนในบริษัท Desktop Metal เพื่อการพิมพ์โลหะ 3 มิติ ด้วยความหวังที่จะใช้เทคโนโลยีใหม่เหล่านี้เพื่อการวิจัยและพัฒนารวมถึงการใช้ชิ้นส่วนที่สำคัญสำหรับเครื่องบิน ด้วยความสามารถที่เพิ่มมากขึ้นของการพิมพ์ 3 มิติจะเป็นทางออกที่เป็นประโยชน์ยิ่งสำหรับการผลิตอากาศยาน

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Share on facebook
Facebook
Share on google
Google+
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on pinterest
Pinterest

สนใจเครื่องพิมพ์ 3 มิติ

เรามีเครื่องที่ตอบโจทย์การใช้งานทุกประเภท ตั้งแต่บุคคลเริ่มต้นจนไปถึงอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ พร้อมให้คำแนะนำการใช้งาน และวัสดุที่เหมาะสม เพื่อให้คุ้มค่าการลงทุนมากที่สุด

ติดตามข่าวสารและบทความ

บทความน่าสนใจอื่นๆ

3D Printing Materials

3D Filament สำหรับงานบรรจุภัณฑ์ Packaging

อุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์ หรือ Packaging มีเพื่อสำหรับบรรจุชิ้นส่วนต่างๆ เครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งหลาย เพื่อให้สิ่งของเหล่าสามารถขนส่งได้ง่าย และถึงมือผู้ใช้ในสภาพที่สมบูรณ์

อ่านต่อ
Fiber 3d printer desktop metal
3D Printing Technology

Desktop Metal Fiber เครื่องพิมพ์ 3 มิติสำหรับอุตสาหกรรม

Desktop Metal Fiber เป็นเครื่องในกลุ่มของวัสดุคอมโพสิตพอลิเมอร์จาก Desktop Metal โดยเน้นไปที่อุตสาหกรรมที่ต้องการชิ้นส่วนที่มีขนาดเบา และมีความแข็งแรงสูง

อ่านต่อ