Is-settur tal-ajruspazju – inkluż kummerċjali u bis-satellita, vetturi spazjali, drones u vetturi tal-ajru bla ekwipaġġ (UAVs) – għadda minn xi bidliet radikali f’dawn l-aħħar snin. Aktar u aktar kumpaniji qed jingħaqdu mat-tellieqa spazjali, u ħafna minnhom jeħtieġu tekniki innovattivi ta 'manifattura.
Il-kapaċità tal-ipproċessar bil-lejżer li jżid il-produttività u jżomm l-ispejjeż baxxi jista 'jkollha rwol ewlieni fit-twettiq ta' din ir-rispons mill-industrija aerospazjali. L-ipproċessar bil-lejżer - li jirrealizza operazzjonijiet fil-forma ta 'qtugħ, iwweldjar, blasting u tħaffir - sar parti integrali mill-manifattura aerospazjali.
Pereżempju, lejżers jintużaw biex jimmanifatturaw flaps, qfieli tal-ġwienaħ, komponenti tal-magni tal-ġett, u partijiet tas-sedil għall-ġwienaħ tal-ajruplan, kif ukoll biex isewwi turbini, inaddfu jew ineħħu ż-żebgħa minn partijiet, u jippreparaw uċuħ tal-komponenti għal aktar ipproċessar. F'dawn l-aħħar snin, il-manifattura addittiva tal-laser (AM) kisbet ukoll popolarità fis-settur tat-titjir spazjali. Barra minn hekk, is-suq qed ifittex li jtejjeb it-traċċabilità tal-komponenti aerospazjali, u b'hekk id-domanda għall-immarkar bil-lejżer qed tiżdied.
Qtugħ u wweldjar bil-lejżer
Il-qtugħ bil-lejżer huwa proċess mgħaġġel, kost-effettiv u preċiż li jista 'jintuża biex jissodisfa r-rekwiżiti tal-manifattura eżiġenti tas-settur aerospazjali.
Meta mqabbel ma 'l-ipproċessar konvenzjonali, il-qtugħ bil-lejżer joffri preċiżjoni għolja, inqas skart ta' materjal, veloċitajiet ta 'proċessar aktar mgħaġġla, spejjeż aktar baxxi u inqas manutenzjoni tat-tagħmir. Barra minn hekk, timmassimizza l-produttività minħabba li huwa malajr u faċli li tagħmel kwalunkwe tibdil meħtieġ fil-magni.
Il-lejżer jista 'jintuża biex jipproduċi partijiet tal-qfieli tal-ġwienaħ, partijiet tal-muntaġġ, partijiet tal-effett finali, partijiet tal-għodda, u aktar. Huwa adattat ugwalment għal partijiet iżgħar, bħal gaskits taż-żejt imlaqqma u manifolds tat-tubu pilota tat-titanju, kif ukoll partijiet akbar, bħal koni ta 'l-egżost. Jista 'jipproċessa varjetà wiesgħa ta' materjali aerospazjali, inkluż aluminju, Hastelloy (nikil li ġie liga b'elementi bħal molibdenu u kromju), Inconel, Nitinol, Nitinol, azzar li ma jissaddadx, tantalu u titanju.
L-iwweldjar bil-lejżer jintuża wkoll fl-ajruspazju bħala alternattiva għall-metodi tradizzjonali ta 'għaqda bħal twaħħil adeżiv u rbit mekkaniku. Pereżempju, l-użu tal-iwweldjar bil-lejżer ta 'ligi tal-aluminju ħfief u polimeri rinfurzati bil-fibra tal-karbonju (CFRP) fil-manifattura tal-inġenji tal-ajru huma materjali li qed jikbru fl-importanza u qed jintużaw biex jissostitwixxu l-irbattar kull fejn ikun possibbli. Tekniki bħall-iwweldjar bil-pendlu bil-lejżer kienu wkoll ta 'suċċess fit-twaħħil tat-tank tal-karburant, ittejjeb l-effiċjenza u s-saħħa tal-ġonot, tnaqqas ix-xogħol mill-ġdid u tipprovdi iffrankar sinifikanti tal-ispejjeż. Suċċessi oħra tal-iwweldjar fl-ajruspazju jinkludu t-twaħħil ta 'qlub fondut ta' xfafar tat-turbini mal-għata; u l-ħolqien ta 'tipi ġodda ta' flaps tal-ġwienaħ ħfief li jżidu l-kontroll tal-fluss laminari, jimminimizzaw it-tkaxkir u jottimizzaw l-effiċjenza tal-fjuwil.
Bil-potenzjal għall-iffrankar tal-ispejjeż, it-tnaqqis tal-piż tal-parti u l-kwalità mtejba tal-weldjatura fuq il-metodi tradizzjonali, bosta manifatturi fis-suq illum saħansitra qed jibdew jikkunsidraw l-iwweldjar bil-lejżer għall-partijiet tal-qafas tal-ajru.
Tindif bil-lejżer
Il-manifatturi fis-settur tal-ajruspazju jużaw it-tindif bil-lejżer biex ineħħu saffi minn uċuħ tal-metall u komposti bi tħejjija għall-ipproċessar, biex ineħħu kisi jew korrużjoni, u biex ineħħu ż-żebgħa minn komponenti kbar jew inġenju tal-ajru kollu qabel iż-żebgħa mill-ġdid.
Matul il-proċess tat-tindif, id-dawl tal-lejżer jiġi assorbit u evaporat mis-saffi tal-wiċċ tal-metall, li jirriżulta f'ablazzjoni tal-materjal tal-wiċċ bi ftit jew xejn effett fuq is-saffi ta 'ġewwa u l-ebda ħsara termali kollaterali lill-komponent. Lejżers tal-fibri pulsati fil-klassi tal-kilowatt huma partikolarment adattati għal tindif bil-lejżer rapidu - jippermettu tindif effiċjenti u ta 'preċiżjoni għolja ta' firxa wiesgħa ta 'materjali, inklużi ċeramika, komposti, metalli u plastiks.
L-użu ta 'kompożiti fl-inġenji tal-ajru żdied f'dawn l-aħħar snin, u hekk ukoll il-ħtieġa li jitwaħħlu metalli ma' komposti. Fil-manifattura aerospazjali, adeżivi jistgħu jintużaw biex jingħaqdu ma 'dawn iż-żewġ materjali differenti, u sabiex tinħoloq rabta qawwija, iż-żewġ uċuħ għandhom ikunu ppreparati bir-reqqa għall-magni qabel ma jiġi applikat il-kolla.
It-tindif bil-lejżer huwa l-għażla ideali peress li joħloq finitura tal-wiċċ ikkontrollata sew u replikabbli li hija kapaċi tikseb rabta konsistenti u prevedibbli. Tradizzjonalment, dan jitwettaq permezz ta 'tekniki ta' blasting distruttivi jew l-applikazzjoni ta 'diversi kimiċi. Madankollu, it-tindif bil-lejżer issa joffri approċċ ta 'pass wieħed li mhux biss huwa aktar kosteffettiv u produttiv, iżda għandu wkoll inqas impatt fuq l-ambjent peress li l-ebda kimiċi tossiċi jew materjali tal-blasting huma meħtieġa. L-impatt tat-tindif bil-lejżer fuq il-partijiet huwa wkoll ħafna aktar ġentili minn metodi tradizzjonali.
It-tindif bil-lejżer tal-metall u l-partijiet tal-inġenji tal-ajru komposti huwa wkoll aktar favorevoli minn tqaxxir kimiku jew tekniki tal-blasting meta niġu għat-tqaxxir taż-żebgħa. Inġenju tal-ajru jista' jiġi miżbugħ mill-ġdid 4-5 darbiet matul il-ħajja tiegħu, u tista' tieħu ġimgħa jew aktar biex titneħħa ż-żebgħa minn inġenju tal-ajru kollu bl-użu ta' tekniki tradizzjonali. B'kuntrast, skont id-daqs tal-inġenju tal-ajru, it-tindif bil-lejżer jista' jnaqqas dan iż-żmien għal 3-4 ijiem, u jagħmilha aktar faċli għall-ħaddiema biex jaċċessaw il-partijiet. Barra minn hekk, meta jintuża għat-tneħħija taż-żebgħa aktar milli tqaxxir jew blasting kimiku, it-tindif bil-lejżer jista 'jirriżulta fi ffrankar sinifikanti ta' spejjeż - eluf ta 'liri għal kull inġenju tal-ajru - minħabba tnaqqis fl-iskart perikoluż ta' madwar 90 fil-mija jew aktar u rekwiżiti mnaqqsa tal-immaniġġjar tal-materjal.
Laser Shot Peening/Laser Impatt Peening
L-istress fi ħdan il-komponenti tal-metall jistgħu jwasslu għal falliment tal-għeja tal-metall fil-komponenti tal-inġenji tal-ajru (bħal xfafar tal-fannijiet f'magni bil-ġett), li għandu l-potenzjal li jikkawża ħsara jew korriment. Dan jista' jittaffa b'teknika magħrufa bħala laser peening.
F'dan il-proċess, il-polz tal-lejżer huma diretti lejn żona ta 'konċentrazzjoni għolja ta' stress, u kull polz jaqbad splużjoni ċkejkna tal-plażma bejn il-wiċċ tal-komponent u saff ta 'ilma sprejjat fuq. Is-saff tal-ilma jillimita l-isplużjoni, li tikkawża li l-mewġa ta 'xokk tippenetra l-komponent u toħloq stress residwu kompressiv hekk kif ir-reġjun ta' propagazzjoni tiegħu jespandi. Dawn l-istress itejbu l-probabbiltà ta 'qsim u forom oħra ta' reżistenza għall-għeja fil-metalli. Il-laser peening jista' jestendi l-ħajja tas-servizz tal-partijiet tal-metall b'fattur ta' 10-15 meta mqabbel ma' proċessi konvenzjonali.
Blasting bil-lejżer huwa dejjem aktar użat fl-industrija aerospazjali. Pereżempju, LSP Technologies u Airbus żviluppaw b'mod konġunt sistema ta' peening bil-laser portabbli li reċentement ġiet ittestjata u evalwata fil-faċilità ta' manutenzjoni u tiswija tal-Airbus f'Toulouse, Franza.
Is-sistema ta 'peening bil-lejżer Leopard se testendi l-ħajja tal-għeja billi tinibixxi l-emerġenza u l-espansjoni ta' xquq ikkawżati minn stress tal-vibrazzjoni ċiklika. Il-flessibilità tal-kunsinna tar-raġġ tal-fibra ottika u l-għodda personalizzata tippermetti lis-sistema għal żoni tar-raġġ tal-lejżer li huma diffiċli biex jilħqu l-inġenji tal-ajru. Skont l-imsieħba, is-sistema hija avvanz fit-teknoloġija tal-laser peening li se tavvanza l-użu tagħha, inkluż l-estensjoni tal-ħajja tax-xfafar tal-magni tal-ġett, fost affarijiet oħra.
Tħaffir bil-lejżer
Aero-magni moderni għandhom madwar 500,000 toqba, madwar 100 darba daqs il-magni mibnija fis-snin tmenin. Fl-istess ħin, il-manifatturi tal-inġenji tal-ajru qed jipproduċu numru dejjem jikber ta 'komponenti oħra li għandhom numru kbir ta' toqob imtaqqbin għal konnessjonijiet irbattuti u invitati. Fis-settur aerospazjali, għalhekk, it-tħaffir bil-lejżer għandu potenzjal kbir tas-suq minħabba li joffri proċess preċiż, ripetibbli, veloċi u kost-effettiv.
Pereżempju, qed jiġu żviluppati sistemi ġodda tal-laser femtosecond ta 'qawwa għolja għal mikro-tħaffir effiċjenti u preċiż ta' pannelli kbar tat-titanju HLFC (Hybrid Laminar Flow Control) li se jiġu mmuntati fuq stabilizzaturi tal-ġwienaħ jew tad-denb. Dawn il-pannelli jiġbdu l-arja minn toqob żgħar, li jnaqqas it-tkaxkir tal-frizzjoni u jbaxxi l-konsum tal-fjuwil.
Stampa.
Il-lejżers qed jintużaw dejjem aktar biex iħaffru toqob fil-komponenti tal-inġenji tal-ajru CFRP (kreditu tal-immaġni: Hanover Laser Center)
Peress li t-tħaffir bil-lejżer huwa mingħajr kuntatt, il-materjal li qed jiġi pproċessat m'għandux għalfejn jiġi ffissat bl-istess mod bħallikieku kien ipproċessat b'għodod konvenzjonali. Vantaġġ ieħor li tkun mingħajr kuntatt huwa li ma jseħħ l-ebda xedd tal-għodda, li jirrappreżenta vantaġġ partikolari fl-operazzjoni tat-tħaffir tal-komponenti CFRP. Minħabba l-ebusija tagħhom, il-komponenti CFRP jistgħu joborxu ħafna għal għodod konvenzjonali. It-tħaffir bil-lejżer jista 'jsir ukoll b'veloċitajiet għoljin ħafna, sabiex il-ħsara eċċessiva mis-sħana ma tagħmilx ħsara lill-materjal li qed jiġi pproċessat.
Manifattura Addittiva
Il-Laser Additive Manufacturing (AM) qed tikber ukoll malajr fl-industrija tal-ajruspazju. F'din it-teknika, laser idub saffi suċċessivi ta 'trab biex jinbnew forom. Kumpanija rokit ibbażata fil-Kalifornja saħansitra reċentement ordnat żewġ 12-printers 3D bir-raġġ tal-laser biex tagħmel il-missjonijiet spazjali tagħha aktar kosteffettivi u effiċjenti billi toħloq komponenti spazjali eħfef, aktar mgħaġġla u b'saħħithom.
Filwaqt li ħafna minn dawn il-proġetti għadhom fil-fażi tal-ittestjar, il-manifattura tal-addittivi tal-lejżer diġà ntużat b'suċċess fuq żewġ missjonijiet lejn Mars. Ir-rover Curiosity tan-NASA, li niżel f'Awwissu tal-2012, kien l-ewwel missjoni lejn Mars li ġġorr partijiet stampati 3D. Dan huwa komponent taċ-ċeramika fi ħdan l-istrument Analiżi tal-Kampjuni għal Mars (SAM), parti minn programm ta 'test li għaddej biex jinvestiga l-affidabbiltà tat-teknoloġija tal-manifattura addittiva.
Immaġni.
Kamra tal-kombustjoni bimetallika mibnija min-NASA b'gaskits GRCop-42 L-PBF u kisi tan-NASa HR-1 LP-DED (Kreditu tal-immaġini: NASA)
Sadanittant, ir-rover Perseverance tan-NASA, li niżel fuq Mars fi Frar 2021, fih 11-il parti tal-metall magħmula bil-manifattura tal-addittivi tal-laser. Ħamsa minn dawn il-partijiet jinsabu fl-Istrument Planetarju għall-Petrokimika tar-raġġi X (PIXL) ta 'Perseverance, li qed ifittex sinjali ta' ħajja fossili mikrobjali fuq Mars. Dawn il-partijiet jeħtieġ li jkunu tant ħfief li ma jistgħux jiġu prodotti bl-użu ta 'tekniki tradizzjonali ta' forġa, iffurmar u qtugħ.
In-NASA ilha wkoll tesperimenta bl-użu tal-manifattura tal-addittivi tal-laser għall-komponenti tar-rokits. Fi studju wieħed, il-kamra tal-kombustjoni ta 'magna rokit kienet magħmula minn liga tar-ram. Dan l-iżvilupp kontinwu tal-manifattura tal-addittivi tal-lejżer irriżulta f'komponent li jista 'jiġi manifatturat b'madwar nofs l-ispiża u f'wieħed minn sitta tal-ħin meħtieġ għall-magni konvenzjonali, tgħaqqid u assemblaġġ. Minħabba li l-ligi tar-ram użati jirriflettu ħafna l-lejżers infra-aħmar, in-NASA issa qed tinvestiga kif lejżers ħodor jew blu jistgħu jtejbu l-effiċjenza u l-produttività.
Filwaqt li l-użu tal-manifattura addittiva fl-ajruspazju bħalissa jinsab fl-istadji bikrija tiegħu, huwa mistenni li jikber matul l-20 sena li ġejjin.
Laser Grossing
Il-grossing tal-lejżer huwa wkoll applikazzjoni ġdida ħafna fl-industrija tal-ajruspazju. F'dan il-proċess, lejżers ultraveloċi jintużaw biex joħolqu mikro- u nanostrutturi fuq l-uċuħ tal-inġenji tal-ajru permezz ta' teknika magħrufa bħala direct laser interference patterning (DLIP), li tintuża biex toħloq "effett tal-lotus" naturali li joħloq nanostrutturi li jgħinu jipprevjenu l-kontaminazzjoni tal-wiċċ bħala kif ukoll l-akkumulazzjoni tas-silġ fuq l-ajruplan.
L-ottika innovattiva qasmet polz tal-laser ultraveloċi qawwi f'diversi raġġi parzjali, li mbagħad jiġu kkombinati fuq il-wiċċ li qed jiġi pproċessat. Meta jitqiesu taħt mikroskopju, il-mikrostrutturi li jirriżultaw jixbħu "swali" mikroskopiċi ta '"pilastri" jew tmewwiġ. Id-distanza bejn il-"pilastri" hija bejn madwar 150 nm u 30 μm - din l-istruttura tfisser li l-qtar tal-ilma ma jibqax ixarrab il-wiċċ u jeħel miegħu għax m'għandhomx biżżejjed qabda fuq il-wiċċ.
Il-benefiċċji ta 'dan il-materjal għall-inġenji tal-ajru jinkludu repulsjoni akbar tal-ilma, is-silġ u l-insetti. Dawn jistgħu jeħlu mal-wiċċ tal-inġenju tal-ajru u jżidu r-reżistenza tar-riħ tal-inġenju tal-ajru, u b'hekk iżidu l-konsum tal-fjuwil. L-applikazzjoni ta 'din in-nisġa tal-lejżer tnaqqas il-ħtieġa għal trattamenti kimiċi tossiċi applikati bħalissa fuq l-uċuħ tal-inġenji tal-ajru biex tiġi evitata s-silġ. Huwa magħruf li jixjieħ maż-żmien u huwa suxxettibbli għall-ħsara. Barra minn hekk, strutturi tal-lejżer prodotti bil-metodu DLIP jistgħu jdumu għal snin u ma jikkawżawx problemi ambjentali.
Spezzjoni bil-Laser u Regolament ta' Stress
Minbarra l-funzjonijiet ta 'hawn fuq, il-kombinazzjoni ta' laser u ultrasound tista 'tintuża għall-ispezzjoni u r-regolazzjoni tal-istress ta' komponenti strutturali tal-metall kumplessi. L-użu ta 'azzjoni tal-laser pulsati b'enerġija għolja fuq il-wiċċ ta' l-oġġett li jrid jiġi ttestjat, il-wiċċ tat-temperatura lokali jinbidel, li jikkawża li l-oġġett jiġi ttestjat fis-saff tal-wiċċ ta 'espansjoni termali, l-eċitazzjoni ta' ultrasound, ultrasound se jġorr il-wiċċ tal-materjal u l-informazzjoni utli interna, sinjali tal-ultrasound b'ditekter li tirċievi, l-ipproċessar tad-dejta u l-analiżi tal-oġġett li għandu jiġi eżaminat sabiex tiġi ddeterminata l-preżenza jew in-nuqqas ta 'difetti.
Barra minn hekk, minħabba l-ultrasound tal-laser għandu riżoluzzjoni temporali u spazjali għolja, jista 'jipproduċi forma ta' mewġa rikka, wisa 'ta' frekwenza wiesgħa ta 'ultrasound, eċċ., Wara li taqleb u aġġustament tal-parametru ta' eċċitazzjoni tal-lejżer, l-ultrasound tal-lejżer jista 'jkun fil-partijiet ta' kwalunkwe parti magħżula biex tneħħi l-istress kollu tat-tensjoni, fil-każ li ma tinqeredx l-integrità tal-wiċċ, mingħajr tisħin, il-formazzjoni ta 'ċerta ħxuna ta' saff rinfurzat tal-istress kompressiv. Huwa wkoll possibbli li jiġi rregolat il-valur tal-istress għall-firxa tar-rekwiżit tad-disinn, li jista 'jottimizza b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-għeja u x-xquq tal-pożizzjoni lokali. Tradott bi www.DeepL.com/Translator (verżjoni b'xejn)
