Након што су врхунац угљеника и неутралност угљеника први пут уписани у извештај о раду кинеске владе 2021. године, неутралност угљеника на две текуће седнице поново је постала врућа тема дискусије. Глобално загревање довело је до повећања климатских ризика, а постизање неутралности угљеника је најхитнија мисија у данашњем свету. Судећи по укупној количини емисије угљеника на глобалном нивоу, авио индустрија заправо није супер велико домаћинство емисија угљеника, али је дефинитивно „тешко домаћинство“ у смањењу емисије угљеника. Са повећањем броја авиона, и даље је изазован задатак континуирано истраживање и унапређење различитих средстава за уштеду енергије и смањење емисија како би се постигао утврђени циљ неутралности угљеника у ваздухопловној индустрији.
Адитивна производња омогућава неутралност угљеника у животном циклусу у ваздухопловној индустрији
Академик Лу Бингхенг је истакао: „У будућности ће кинеска производна индустрија бити подељена на три дела: материјал, смањење материјала и додавање материјала. Посебно у области ваздухопловства, адитивна производња има јединствене предности као што су смањење тежине авиона, формирање сложених делова и остваривање интеграције компоненти, што је показало велику вредност и широке изгледе за примену. Делови домаћег великог путничког авиона Ц919 користе технологију адитивне производње за обраду централне линије крила; Боеинг 787 Дреамлинер има 30 делова направљених технологијом адитивне производње; ГЕ-ов напредни аеро-мотор ГЕ9Кс има више од једне трећине компоненти. Направљен је адитивном производњом.
Када узмемо у обзир читав животни циклус производа дизајна и производње ваздухопловних производа, ваздушног транспорта, одржавања производа и одржавања из перспективе развоја, карактеристике технологије адитивне производње одређују да она има значајне предности у односу на традиционалну производњу у смислу неутралности угљеника.
Дизајн и производња
1. Нема потребе за отварањем калупа, брза итерација. Најистакнутија предност технологије адитивне производње је да се делови било ког облика могу директно генерисати из података компјутерске графике без машинске обраде или било каквог калупа, што ће у великој мери смањити итеративни процес, скратити развој производа и производни циклус и повећати енергију у процес развоја. потрошња је значајно смањена. Професор Ванг Хуаминг са Универзитета Беиханг једном је рекао да Кина сада може да користи технологију адитивне производње за штампање стакленог прозорског оквира авиона Ц919 за само 55 дана, док је европска компанија за производњу авиона рекла да ће исту ствар производити најмање 2 године. Технологија производње материјала у великој мери скраћује производни циклус и побољшава ефикасност.
2. Нето облик, висока стопа искоришћења материјала. Кључни начин да адитивна производња може бити неутрална од угљеника је коришћење мање материјала за сваки део, компоненту и производ. Адитивна производња је мрежастог облика, који у великој мери смањује отпад који настаје у процесу сечења, млевења и млевења традиционалне производње, а стопа искоришћења материјала финалног производа је знатно побољшана. Поред тога, кроз оптимизацију топологије, формирањем решеткастих структура, решеткастих структура итд., такође се може постићи сврха уштеде материјала.
3. Интеграција функционалне структуре, редуковање поступака обраде и монтаже. Адитивна технологија не захтева традиционалне алате и приборе и вишеструке поступке обраде, и може брзо и прецизно да произведе делове било ког сложеног облика на једном уређају, чиме се остварује интеграција функција и структура делова, и у великој мери смањују процедуре обраде и монтаже. процес за постизање циља са ниским садржајем угљеника у производном процесу.
Aир фреигхт
1. Смањите тежину и смањите потрошњу горива. За ваздухопловну опрему, смањење тежине је њена вечна тема, а смањење тежине од 5 процената може уштедети 20 процената потрошње горива. Адитивна производња може смањити потрошњу енергије током транспорта смањењем тежине компоненти авиона.
2. Побољшајте ефикасност сагоревања мотора и смањите потрошњу горива. Унутар мотора, технологија производње адитива довршава производњу коморе за сагоревање и многих структурних елемената, што мотор чини једноставнијим, лакшим и компактнијим, што му омогућава уштеду до 15 процената горива побољшањем ефикасности горива само дизајном.
3. Штампајте на захтев, смањујући губитак енергије. Производња на лицу места и штампа на захтев смањује укупни губитак енергије и смањује угљични отисак. Еколошки трошкови као што су монтажа, транспорт, логистика, складиштење итд. су практично елиминисани, што резултира побољшаном употребом енергије и ресурса.
Поправка и одржавање
1. Рециклажа, зелена и нискоугљена. Адитивна производња може остварити поновну употребу одбачених делова кроз технологију глодања, и остварити развој индустрије производње ваздухопловства у правцу кружне економије. На пример, техничка идеја компаније МолиВоркс у Сједињеним Државама је да се отпад од штампања метала претвори у прах високог квалитета. Истовремено, компанија је предложила модел развоја пословања „Мобилна ливница“, односно да се метални отпад на лицу места вари и претвара у висококвалитетан прах.
3. Делимична поправка како би се избегло распадање делова. На основу производних карактеристика слој-по-слој адитивне производње, само оштећени део се сматра посебним супстратом, а облик дела се може вратити ласерским тродимензионалним обликовањем на оштећеном делу, а перформансе могу задовољити захтевима употребе. Остварује се врли нискоугљенични циклус процеса производње делова, чиме се штеди енергија утрошена у производњи нових материјала и делова. На пример, за делове турбинског диска, када је лопатица на диску оштећена, потребно је само користити технологију адитивне производње за поправку оштећене лопатице како би се обновила функција диска и избегло распадање целог диска турбине.
3. Побољшајте перформансе делова и повећајте век трајања. Оптимизацијом структуре делова, напон делова се може распоредити на најразумнији начин, смањујући ризик од заморних пукотина, чиме се продужава век трајања и смањује угљенични отисак. На пример, стајни трап направљен 3Д технологијом на америчком ловцу Ф16 не само да испуњава стандард употребе већ има и просечан животни век 2,5 пута већи од оригиналног.
Предлози за будуће правце
У циљу даљег унапређења способности адитивне производње да постигне неутралност угљеника у ваздухопловној индустрији, предлажу се следећи правци развоја.
1. Оптимизација микроструктуре материјала. Професионална база података је успостављена кроз материјални геном да би се реализовала интелигентна оптимизација селекције материјала. Успостављањем унутрашње везе између састава, процеса, микроструктуре и перформанси, микроструктура која испуњава захтеве неутралности угљеника је дизајнирана у складу са својствима материјала.
2. Оптимизација структурне и мултидисциплинарне топологије. Увести дизајн запремине заснован на више физика, дигитално интегрисати карактеристике вишеструких размера и материјале више типова, одржати неопходна механичка својства и постићи фузију структурних функција како би се смањила потрошња материјала и смањила тежина компоненти.
3. Комбинација вештачке интелигенције и технологије близанаца података. Интегрисати напредну опрему или технологије као што су праћење процеса, перцепција информација, машинско учење, вештачка интелигенција, базе података, итд. Интегрисати индустријски интернет у дигитални близанац адитивне производње, тако да се подаци и модели могу делити и анализирати преко платформи у облаку, и адитивни дигитални екосистем се може побољшати. Адитивна производња може играти кључну улогу у смањењу угљеника у свакој карици производње делова за авионе.