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

Aerospace 3D Printing ธุรกิจการบินที่เปลี่ยนไป

ธุรกิจการบินเริ่มมีการเปลี่ยนแปลงระบบการผลิตอะไหล่ และการซ่อมบำรุงเครื่องบิน โดยใช้ Aerospace 3D Printing เข้ามาช่วยแก้ไขจุดด้อยของกระบวนการแบบเก่า ซึ่งการบินและอวกาศเป็นผู้นำระดับแนวหน้าของนวัตกรรมการพิมพ์ 3 มิติด้วยการใช้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่ง (Additive Manufacturing, AM) และให้การสนับสนุนการวิจัยอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรม ปัจจุบันยังคงใช้การพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมต่างๆ การบินและอวกาศ เพื่อผลักดันนวัตกรรมในการออกแบบและการผลิตชิ้นส่วนอากาศยานได้อย่างรวดเร็ว

ทำไมต้องใช้ Aerospace 3D Printing

ด้วยความสามารถในการผลิต และการออกแบบชิ้นส่วนที่ซับซ้อน มีน้ำหนักเบา และลดต้นทุนนั้นการผลิตจากเทคโนโลยี Aerospace 3D Printing มีข้อได้เปรียบมากมายสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตตัวการสำคัญ และผู้มีอำนาจรายหลักๆ ในอุตสาหกรรมการผลิตเครื่องบิน เช่น GE, Airbus, MOOG, Safran,  GKN เป็นต้น บริษัทเหล่านี้ไม่เพียงแต่ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี Aerospace 3D Printing  เท่านั้น แต่ยังพัฒนาให้ก้าวหน้าด้วยการวิจัยและทดสอบอย่างต่อเนื่องจนประสบความสำเร็จ ซึ่งได้รับประโยชน์จากการพิมพ์ 3 มิติหลายด้าน ได้แก่

Benefits aerospace 3d printing

(https://travelwopp.com/the-benefits-of-exploring-the-world/)

1.  คุ้มค่ากับการผลิตในปริมาณน้อยๆ

สำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ โดยทั่วไปแล้วจะมีการผลิตชิ้นส่วนที่ซับซ้อนสูง แต่ในปริมาณน้อยมาก ซึ่งการพิมพ์ 3 มิติสามารถให้ทางออกกับจุดอ่อนนี้ที่ดีเยี่ยม การใช้เทคโนโลยี Aerospace 3D Printing นี้สามารถสร้างรูปทรงได้อย่างอิสระ โดยไม่ต้องลงทุนกับอุปกรณ์และเครื่องมือราคาแพง ซึ่งเหมาะสมกับทางผู้ผลิตอุปกรณ์การบินและอวกาศดั้งเดิมอย่าง OEMs   และซัพพลายเออร์ เนื่องจากเป็นวิธีที่ประหยัดต้นทุนในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็ก คุ้มค่ากับการผลิตแบบเจาะจงและจำนวนน้อยๆ (Low-volume production)

2.  ลดน้ำหนักได้ดี

น้ำหนักเป็นปัจจัยหลักของเครื่องบินในการวัดอัตราการใช้เชื้อเพลิง และสมรรถนะเครื่องยนต์ที่ยาวนาน น้ำหนักเป็นสิ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อมีการออกแบบเครื่องบินเพื่อการผลิตในเชิงพาณิชย์ การลดน้ำหนักของเครื่องบิน (Weight reduction) อย่างมีนัยสำคัญต่อการลดปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการเผาไหม้เชื้อเพลิงและน้ำหนักบรรทุก รวมถึงเครื่องบินรบเพื่อติดตังขีปนาวุธ ระเบิด และจรวด สำหรับใช้ในการทำสงคราม สามารถบินได้เร็วกว่าและมีอัตราการประหยัด­เชื้อเพลิงสูงกว่าเครื่องบินรบทั่วไป นอกจากนี้การลดน้ำหนักลงจากเดิมมาจากวัสดุสำหรับกระบวนผลิตของ Aerospace 3D Printing ทำให้ส่วนต่างของน้ำหนักที่ลดลงนี้ถูกแปรเปลี่ยนเป็นมูลค่า โดยการขายน้ำหนักนี้ให้กับผู้โดยสาร หรือบริษัทขนส่งทางอากาศ เพราะมีพื้นที่โดยสาร และพื้นที่เก็บสัมภาระเพิ่มขึ้น สะท้อนถึงความก้าวล้ำทางเทคโนโลยีของอุตสาหกรรม Aerospace 3D Printing มากขึ้น

3.  วัสดุมีประสิทธิภาพ

เครื่องบินแต่ละลำก็ใช้วัสดุที่ทำไม่เหมือนกัน เพื่อให้เครื่องบินมีน้ำหนักเบาและแข็งแรงทนทานที่สุด ตัวอย่างวัสดุที่ใช้ในการสร้างเครื่องบินส่วนใหณ่ก็อย่างเช่น อลูมิเนียมอัลลอย , ไททาเนียมอัลลอย , คาร์บอนไฟเบอร์  เพราะวัสดุเหล่านี้มีความแข็งแรงทนต่อสภาพอากาศ และมีน้ำหนักเบา ปัจจุบันก็มีการใช้นวัฒตกรรมใหม่นั้นคือการใช้วัสดุผสมทำให้ได้โลหะที่ดีมากขึ้น และส่วนวัสดุที่ใช้ในห้องโดยสาร ผู้ผลิตมักใช้ผ้าที่เบามาก ใช้อลูมิเนียมสร้างโครงเก้าอี้เป็นส่วนใหญ่สำหรับการใช้ Aerospace 3D Printing ในงานด้านอากาศยานมักช่วยลดการซื้อชิ้นส่วนที่เป็นวัสดุโลหะ เนื่องจากปัจจุบันมีวัสดุสำหรับการใช้งานที่มีคุณสมบัติความทนทาน (Material efficiency) อย่างเช่น ULTEM 9085 , ไทเทเนียม และโลหะผสมนิกเกิล  และด้วยการออกแบบเครื่องบินที่แม่นยำจากการดัดแปลงใดๆ กับชิ้นส่วนประกอบเครื่องบินที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์ โลหะ และวัสดุอื่นๆ ทำให้น้ำหนักโดยรวมลดลง ประหยัดต้นทุน

4. ประกอบเข้ากับส่วนอื่นๆ ได้

แม้ว่าวัสดุที่นำมาใช้จะไม่ใช่ชนิดเดียวกันก็ตาม แต่หนึ่งในประโยชน์หลักของ Aerospace 3D Printing คือการสวมประกอบหรือรวมชิ้นส่วนหลายๆ ส่วนเข้าด้วยกันได้ หรือทำขึ้นมาเป็นชิ้นเดียวเลย การลดจำนวนชิ้นส่วนที่ต้องการสามารถลดความซับซ้อนของกระบวนการประกอบและบำรุงรักษาได้อย่างมากโดยลดระยะเวลาที่ต้องใช้ในการประกอบ ยกตัวอย่างเช่น บริษัท GE ผลิตหัวฉีดเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เจ็ท โดยใช้ AM การออกแบบสำหรับ AM ทำให้บริษัทสามารถนำจำนวนส่วนประกอบที่ต้องการจาก 20 เหลือเพียง 1 เท่านั้น

5.  การบำรุงรักษาและซ่อมแซมได้ง่ายมากขึ้น

อายุเฉลี่ยของเครื่องบินสามารถใช้งานอยู่ในช่วงระหว่าง 20 ถึง 30 ปี ทำให้การบำรุงรักษาซ่อมแซมและยกเครื่อง (Maintenance and repair) เป็นหน้าที่สำคัญในอุตสาหกรรมการบิน ซึ่งเทคโนโลยีการพิมพ์โลหะ 3 มิติ เช่น Direct Energy Deposition มักใช้เพื่อซ่อมแซมอากาศยานและอุปกรณ์ทางทหาร ใบพัด กังหัน และอุปกรณ์อื่นๆ สามารถเปลี่ยนและซ่อมแซมได้ตามต้องการ

วัสดุที่ใช้กับ Aerospace 3D Printing

Aerospace 3D Printing ที่ทางผู้ผลิตเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Sciaky ร่วมมือกับ Airbus และ Aubert & Duval ในการพัฒนาวิธีการผลิตใหม่ๆ สำหรับการผลิตชิ้นส่วนเครื่องบินที่ทำจากโลหะผสมไทเทเนียม นอกจากนี้ บริษัท GE ก็ได้พัฒนาเครื่อง Metal Binder Jetting Machine ใช้โลหะประสานเข้าด้วยกัน ซึ่งก็คล้ายกับกระบวนการ Selective Laser Melting (SLM) และ Electron Beam Melting (EBM) ดังนั้นชิ้นส่วนต้นแบบสำหรับการบินและอวกาศ จึงสามารถทำจากวัสดุพลาสติกได้หลากหลาย ชิ้นส่วนปลายทางสำหรับการใช้งานด้านการบินจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนด ซึ่งวัสดุเกรดที่ใช้กับเครื่องบิน จำเป็นต้องมีคุณภาพ เพื่อใช้เป็นชิ้นส่วนที่ใช้งานได้จริง

Material ; PEEK

GF-PEEK 3d printing

(https://www.3dxtech.com/thermax-peek-gf20/)

Material ; PEKK

(https://www.3dxtech.com/thermax-pekk-a/)

การใช้กระบวนการผลิตจาก Aerospace 3D Printing มีความสัมพันธ์และสอดคล้องกับการเลือกใช้วัสดุ เพื่อความคุ้มค่ากับการผลิตและการนำไปใช้งานอย่างเต็มประสิทธิภาพ เพราะวัสดุมีคุณสมบัติความแตกต่างกันไปตั้งแต่เทอร์โมพลาสติกเกรดวิศวกรรม เช่น ULTEM 9085, ULTEM 1010, Nylon 12 FR เป็นต้น ไปจนถึงผงโลหะ ได้แก่ ไทเทเนียม, อลูมิเนียม, สแตนเลส, โลหะผสมต่างๆ เป็นต้น ล้วนส่งผลต่อวิธีการผลิตทั้งสิ้น  แล้วแอปพลิเคชันของ Aerospace 3D printing ที่น่าสนใจมีอะไรบ้าง !!!

1.  เครื่องมือ และชิ้นส่วนประกอบ

ธุรกิจการบินและอวกาศของ OEM และซัพพลายเออร์ได้รับการยอมรับให้ผลิตชิ้นส่วน อะไหล่ และเครื่องมือจากการพิมพ์ 3 มิติ  ซึ่งเป็นอุปกรณ์กำหนดตำแหน่งการทำงานของชิ้นงาน เช่น ตำแหน่งการเจาะ, ตำแหน่งการเดินมีด, ตำแหน่งการประกอบชิ้นส่วน เป็นต้น รวมถึงอุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อรองรับการทำงานซ้ำๆ บนชิ้นงานแบบเดียวกัน

กลุ่มเครื่องบิน Moog นำการพิมพ์แบบ Aerospace 3D Printing มาใช้เพื่อผลิตเครื่องมือที่จำเป็นอย่าง เครื่องวัด 3 มิติ หรือที่รู้จักกันโดยทั่วไปคือเครื่อง CMM (Coordinate Measuring Machine) เป็นเครื่องมือวัดละเอียดที่สามารถวัดชิ้นงานที่มีรูปร่างสลับซับซ้อน เพราะในอดีตนั้นบริษัทต้องว่าจ้างแหล่งผลิต ซึ่งใช้ระยะเวลาระหว่าง 4 ถึง 6 สัปดาห์  ปัจจุบันบริษัท Moog ได้แก้ปัญหานี้โดยเลือกใช้การพิมพ์ 3 มิติ และใช้เวลาการผลิตประมาณ 20 ชั่วโมงเท่านั้น

aerospace moog cmm tooling
aerospace moog cmm tooling

(https://www.tctmagazine.com/3d-printing-news/moog-aircraft-group-3d-printing-cmm-fixtures/)

2.  อะไหล่ และชิ้นส่วนของอะไหล่

ธุรกิจการบินในบางครั้งต้องสำรองอะไหล่ และชิ้นส่วนของอะไหล่ไว้เสมอ เพราะเตรียมไว้ใช้ในเวลาจำเป็นหรือในเวลาที่ต้องการ เนื่องจากความยากลำบากในการซื้อและการผลิต จึงควรเก็บไว้ในสต็อกเพื่อความพร้อมใช้งานได้ทันที ซึ่งความเสียหายของอะไหล่นั้นไม่สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้เลย ดังนั้นการแก้ไขจุดด้อยสำหรับการสต็อกชิ้นส่วนอะไหล่ที่ง่ายที่สุด คือการผลิตได้เองเมื่อต้องการ โดยการพิมพ์ 3 มิติเป็นโซลูชั่นที่ดี และออกแบบมาสำหรับการผลิตอะไหล่และชิ้นส่วนทดแทน เนื่องจาก Aerospace 3D Printing สามารถผลิตได้ตามต้องการ ทำให้ลดต้นทุนและพื้นที่จัดเก็บชิ้นส่วนไว้เพื่อซ่อมบำรุงในอนาคต

3.  ผู้ใช้งานจริง

บริษัทผู้ผลิตเกี่ยวกับอากาศยานเริ่มหันมาใช้กระบวนการ Aerospace 3D Printing เพิ่มมากขึ้น เพื่อผลิตชิ้นส่วนโครงสร้างอากาศยานต่างๆ ตั้งแต่ชิ้นส่วนภายในเครื่องบินไปจนถึงชิ้นส่วนเครื่องยนต์ที่ซับซ้อน และสามารถประกอบชิ้นส่วนจำนวนมากๆ ให้กลายเป็นชิ้นเดียวกันได้ ทำให้ End-use ทำงานได้ง่ายขึ้น ลดความผิดพลาดจากการประกอบได้ดี และช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านเครื่องมือ อีกทั้งยังประหยัดเวลาได้อย่างมาก

ธุรกิจการบินที่เปลี่ยนไปด้วย Aerospace 3D Printing

Aerospace 3D Printing เป็นความท้าทายให้กับธุรกิจการบินสำหรับผู้ประกอบการด้านการผลิตชิ้นส่วนที่ต้องเผชิญเมื่อเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติ คือ การรับรองและมาตรฐาน ซึ่งส่วนประกอบของเครื่องบินจะต้องเป็นไปตามข้อปฏิบัติและกฎระเบียบที่เข้มงวด เพราะเกี่ยวข้องในเรื่องของความปลอดภัย โดยมีหน่วยงานกำกับดูแลที่ทำหน้าที่รับรองว่าชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติจะมีความปลอดภัยเท่ากับชิ้นส่วนที่ผลิตโดยใช้วิธีการดั้งเดิม ส่งผลให้ในช่วงหลายปีที่ผ่านมามีมาตรฐานและข้อบังคับสำหรับการพิมพ์ 3 มิติในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศให้ได้เห็นกันแล้ว และกำลังได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง ทำให้ธุรกิจการบินเปลี่ยนไปจากเดิมค่อนข้างมาก ด้วยความคุ้มค่าโดยรวมที่ขึ้นกับเวลา และปัจจัยอย่างอื่น

GE Additive 3d printing

(https://3dprinting.com/news/general-atomics-launch-first-3d-printed-metal-parts/)

Aerospace 3D Printing Market, by Application

(https://www.researchdive.com/76/aerospace-3d-printing-market)

ในปี 2018 สมาคมวิศวกรรมยานยนต์นานาชาติ หรือ SAE International (Society of Automotive Engineers) ได้เปิดตัวข้อกำหนดวัสดุการบินและอวกาศ (Aerospace Material Specifications, AMS) สำหรับวัสดุและกระบวนการทางโลหะที่ใช้ผลิตชิ้นส่วนที่สำคัญของเครื่องบินและยานอวกาศ โดยใช้มาตรฐาน ASTM International’s AM technologie (F42) ซึ่งจะช่วยให้ผู้ผลิตชิ้นส่วนอากาศยานปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยและประสิทธิภาพ มาตรฐานจะครอบคลุมวัสดุ คุณสมบัติชิ้นส่วนสำเร็จรูป ประสิทธิภาพของระบบ ความน่าเชื่อถือ และหลักการรับรองคุณสมบัติ เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถสร้างชิ้นส่วนผ่านการรับรองจากการใช้การพิมพ์ 3 มิติ ซึ่งอาจรวมถึงการใช้ซอฟต์แวร์การทำงาน เพื่อให้แน่ใจว่าขั้นตอนและกระบวนการทั้งหมดได้รับการบันทึก และสามารถตรวจสอบย้อนหลังได้อย่างเต็มรูปแบบในแต่ละขั้นตอนการผลิต

Aerospace 3D Printing Market, by End-Use
Aerospace 3D Printing Market End-Use

(https://www.researchdive.com/76/aerospace-3d-printing-market)

อนาคตของ Aerospace 3D Printing

Aerospace 3D Printing ยังคงได้รับการพัฒนาเพื่อการเติบโตในระดับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ และเป็นเทคโนโลยีที่ให้การตอบสนองสำหรับการผลิตชิ้นส่วนที่เฉพาะเจาะจง หรือหาซื้อยาก ปัจจุบันมีการทำงานร่วมระหว่างองค์กันมากขึ้น ไม่ว่าจัเป็นหน่วยงานราชการ สถาบันการวิจัย บริษัทต่างๆ เพื่อเร่งให้กระบวน Aerospace 3D Printing ได้รับการรับรองเร็วขึ้น ส่งผลให้แนวโน้มภายในตลาดอากาศยานการผลิตชิ้นส่วนการพิมพ์ 3 มิติในอนาคตนั้นคาดว่าจะอยู่ที่ 3 พันล้านเหรียญสหรัฐภายในปี 2024 ในขณะที่การพิมพ์ 3 มิติจะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเห็นได้จากชิ้นส่วนโลหะและพอลิเมอร์พิมพ์ 3 มิติที่พิมพ์ส่วนต่างๆ ภายในเครื่องบินและยานอวกาศเพิ่มมากขึ้น

future of 3D printer in aerospace

(https://www.jabil.com/blog/3d-printing-in-aerospace-and-defense-manufacturing.html)

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

Flexible Recovid on the world 3d printer
3D Printing Technology

บทบาทของเทคโนโลยี 3D Printing ในสถานการณ์ Covid-19

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วถึงภาวะการแพร่ระบาดของโรค Covid-19 ในปัจจุบัน ได้สร้างความวิตกกังวลและส่งผลกระทบอย่างหนักต่อประชากรทั่วโลก ซึ่งแนวโน้มผู้ติดเชื้อ Covid-19 ทั่วโลกมีจำนวนเพิ่มขึ้นมาก ในหลายประเทศเองก็อยู่ในขั้นวิกฤต

อ่านต่อ