Po to, kai 2021 m. Kinijos vyriausybės darbo ataskaitoje pirmą kartą buvo įrašyti anglies dioksido kiekio didinimo ir anglies neutralumo klausimai, anglies dioksido neutralumas dviejose vykstančiose sesijose vėl tapo karšta diskusijų tema. Dėl visuotinio atšilimo didėja klimato rizika, o anglies dioksido neutralumo siekimas yra pati skubiausia misija šiuolaikiniame pasaulyje. Sprendžiant iš bendro anglies dioksido kiekio pasauliniu mastu, aviacijos pramonė iš tikrųjų nėra labai didelis anglies dvideginio išmetimo namų ūkis, tačiau tai neabejotinai yra „sudėtingas namų ūkis“ mažinant anglies emisiją. Didėjant orlaivių skaičiui, vis dar yra sudėtinga užduotis nuolat tyrinėti ir tobulinti įvairias energijos taupymo ir išmetamųjų teršalų mažinimo priemones, kad būtų pasiektas užsibrėžtas anglies neutralumo aerokosminėje pramonėje tikslas.
Priedų gamyba užtikrina anglies dioksido neutralumą aviacijos pramonėje
Akademikas Lu Binghengas pabrėžė: „Ateityje Kinijos gamybos pramonė bus padalinta į tris dalis: medžiagų, medžiagų mažinimo ir medžiagų papildymo“. Ypač aviacijos srityje priedų gamyba turi unikalių pranašumų, tokių kaip orlaivių svorio mažinimas, sudėtingų dalių formavimas ir komponentų integravimas, kuris parodė didelę vertę ir plačias taikymo perspektyvas. Vidaus didelio keleivinio lėktuvo C919 dalyse naudojama priedų gamybos technologija, skirta centrinio sparno linijai apdoroti; Boeing 787 Dreamliner turi 30 dalių, pagamintų naudojant priedų gamybos technologiją; GE pažangus aviacinis variklis GE9X turi daugiau nei trečdalį komponentų. Tai atliekama naudojant priedus.
Kai žvelgiame į visą gaminio gyvavimo ciklą aviacijos ir kosmoso gaminių projektavimo ir gamybos, oro transportavimo, gaminių priežiūros ir priežiūros požiūriu iš plėtros perspektyvos, priedų gamybos technologijos ypatybės lemia, kad ji turi didelių pranašumų, palyginti su tradicine gamyba anglies neutralumo požiūriu.
Projektavimas ir gamyba
1. Nereikia atidaryti formos, greita iteracija. Ryškiausias priedų gamybos technologijos privalumas yra tas, kad bet kokios formos dalys gali būti tiesiogiai generuojamos iš kompiuterinės grafikos duomenų be mechaninio apdorojimo ar jokios formos, o tai labai sumažins pasikartojimo procesą, sutrumpins produkto kūrimo ir gamybos ciklą bei padidins energiją plėtros procesas. vartojimas žymiai sumažėja. Beihango universiteto profesorius Wangas Huamingas kartą sakė, kad Kinija dabar gali naudoti priedų gamybos technologiją, kad atspausdintų C919 lėktuvo kabinos stiklo lango rėmą tik per 55 dienas, o Europos orlaivių gamybos įmonė teigė, kad gamins tą patį mažiausiai 2 dienas. metų. Medžiagų gamybos technologija labai sutrumpina gamybos ciklą ir pagerina efektyvumą.
2. Tinklo forma, didelis medžiagų panaudojimo lygis. Pagrindinis būdas, kaip priedų gamyba gali būti neutrali anglies dioksido kiekiui, yra naudoti mažiau medžiagų kiekvienai daliai, komponentui ir gaminiui. Priedų gamyba yra grynoji forma, kuri labai sumažina tradicinės gamybos pjovimo, frezavimo ir šlifavimo procesų atliekas, o galutinio produkto medžiagų panaudojimo greitis labai pagerėja. Be to, optimizuojant topologiją, formuojant grotelių struktūras, grotelių struktūras ir kt., Taip pat galima pasiekti medžiagų taupymo tikslą.
3. Funkcinės struktūros integravimas, sumažinant apdorojimo ir surinkimo procedūras. Priedų technologija nereikalauja tradicinių įrankių ir tvirtinimo detalių bei kelių apdorojimo procedūrų, todėl viename įrenginyje galima greitai ir tiksliai pagaminti bet kokios sudėtingos formos dalis, taip įgyvendinant dalių funkcijų ir konstrukcijų integraciją ir labai sumažinant apdorojimo procedūras bei surinkimą. procesas, skirtas pasiekti mažo anglies dioksido kiekio gamybos proceso tikslą.
Air krovinių
1. Sumažinkite svorį ir kuro sąnaudas. Aviacijos įrangos svorio mažinimas yra amžina tema, o sumažinus svorį 5 procentais galima sutaupyti 20 procentų degalų. Papildoma gamyba gali sumažinti energijos suvartojimą transportavimo metu, nes sumažėja orlaivio komponentų svoris.
2. Pagerinti variklio degimo efektyvumą ir sumažinti degalų sąnaudas. Variklio viduje naudojant priedų gamybos technologiją užbaigiama degimo kameros ir daugelio konstrukcinių elementų gamyba, todėl variklis tampa paprastesnis, lengvesnis ir kompaktiškesnis, o tai leidžia sutaupyti iki 15 procentų degalų gerinant kuro efektyvumą vien dėl konstrukcijos.
3. Spausdinkite pagal poreikį, sumažindami energijos švaistymą. Gamyba vietoje ir spausdinimas pagal pareikalavimą sumažina bendrą energijos švaistymą ir anglies pėdsaką. Aplinkosaugos sąnaudos, tokios kaip surinkimas, transportavimas, logistika, sandėliavimas ir kt., praktiškai pašalinamos, todėl pagerėjo energijos ir išteklių naudojimas.
Remontas ir priežiūra
1. Perdirbimas, ekologiškas ir mažai anglies dioksido išskiriantis. Papildoma gamyba gali realizuoti pakartotinį išmestų dalių panaudojimą naudojant frezavimo technologiją ir įgyvendinti aviacijos gamybos pramonės plėtrą žiedinės ekonomikos kryptimi. Pavyzdžiui, JAV „MolyWorks“ techninė idėja – metalo spaudos atliekas paversti aukštos kokybės milteliais. Kartu įmonė pasiūlė „Mobiliosios liejyklos“ verslo plėtros modelį, tai yra, metalo atliekos yra suardomos ir vietoje paverčiamos kokybiškais milteliais.
3. Dalinis remontas, siekiant išvengti dalių išmetimo į metalo laužą. Remiantis priedų gamybos sluoksnių gamybos ypatybėmis, specialiu substratu laikoma tik pažeista dalis, o dalies formą galima atkurti lazeriu trimačiu formavimu ant pažeistos dalies, o eksploatacinės savybės gali atitikti. naudojimo reikalavimus. Įgyvendinamas efektyvus mažai anglies dioksido į aplinką išskiriantis dalių gamybos proceso ciklas, taupantis energiją, sunaudojamą gaminant naujas medžiagas ir dalis. Pavyzdžiui, turbinos disko dalims, kai yra pažeista disko mentė, reikia naudoti tik priedų gamybos technologiją, kad būtų suremontuota pažeista mentė, kad būtų atkurta disko funkcija ir išvengta viso turbinos disko išmetimo į metalo laužą.
3. Pagerinkite dalių veikimą ir pailginkite tarnavimo laiką. Optimizavus dalių struktūrą, dalių įtempimas gali būti paskirstomas pačiu protingiausiu būdu, sumažinant nuovargio įtrūkimų riziką, taip padidinant tarnavimo laiką ir sumažinant anglies pėdsaką. Pavyzdžiui, amerikietiškojo F16 naikintuvo 3D technologija pagaminta važiuoklė ne tik atitinka naudojimo standartus, bet ir vidutinė eksploatavimo trukmė yra 2,5 karto didesnė nei originalo.
Pasiūlymai ateities kryptims
Siekiant toliau gerinti priedų gamybos galimybes pasiekti anglies neutralumą aviacijos pramonėje, siūlomos šios plėtros kryptys.
1. Medžiagos mikrostruktūros optimizavimas. Profesionali duomenų bazė yra sukurta naudojant medžiagos genomą, kad būtų galima protingai optimizuoti medžiagų pasirinkimą. Nustatant esminį ryšį tarp sudėties, proceso, mikrostruktūros ir eksploatacinių savybių, anglies neutralumo reikalavimus atitinkanti mikrostruktūra suprojektuojama pagal medžiagos savybes.
2. Struktūrinės ir daugiadisciplininės topologijos optimizavimas. Įdiekite daugialypiu fizikos principu pagrįstą tūrio dizainą, skaitmeniniu būdu integruokite kelių mastelių funkcijas ir kelių tipų medžiagas, išlaikykite būtinas mechanines savybes ir pasiekite struktūrinių funkcijų suliejimą, kad sumažintumėte medžiagų suvartojimą ir komponentų svorį.
3. Dirbtinio intelekto ir duomenų dvynių technologijos derinys. Integruoti pažangią įrangą ar technologijas, pvz., procesų stebėjimą, informacijos suvokimą, mašininį mokymąsi, dirbtinį intelektą, duomenų bazes ir kt. Integruokite pramoninį internetą į papildomą gamybos skaitmeninį dvynį, kad duomenimis ir modeliais būtų galima dalytis ir juos analizuoti naudojant debesų platformas ir Papildoma skaitmeninė ekosistema gali būti patobulinta. Priedų gamyba gali atlikti pagrindinį vaidmenį mažinant anglies kiekį visose orlaivių dalių gamybos grandyse.