Karbon zirvesi ve karbon nötrlüğü ilk olarak 2021 yılında Çin hükümetinin çalışma raporuna yazıldıktan sonra, devam eden iki oturumda karbon nötrlüğü bir kez daha sıcak bir tartışma konusu haline geldi. Küresel ısınma, artan iklim risklerine yol açtı ve karbon nötrlüğüne ulaşmak günümüz dünyasının en acil görevi. Küresel ölçekteki toplam karbon emisyon miktarına bakılırsa, havacılık endüstrisi aslında karbon emisyonlarının süper büyük bir hanesi değil, ancak karbon emisyonunun azaltılmasında kesinlikle "zor bir hane"dir. Uçak sayısındaki artışla birlikte, havacılık endüstrisinde belirlenmiş karbon nötrlüğü hedefine ulaşmak için çeşitli enerji tasarrufu ve emisyon azaltma yollarını sürekli olarak keşfetmek ve geliştirmek hala zorlu bir görevdir.
Katmanlı Üretim, Havacılık Endüstrisinde Yaşam Döngüsü Karbon Nötrlüğü Sağlıyor
Akademisyen Lu Bingheng, "Gelecekte, Çin'in imalat sanayii üç bölüme ayrılacak: malzeme, malzeme azaltma ve malzeme ekleme." Özellikle havacılık alanında, katmanlı imalat, uçağın ağırlığını azaltmak, karmaşık parçalar oluşturmak ve bileşen entegrasyonunu gerçekleştirmek gibi benzersiz avantajlara sahiptir ve bu da büyük değer ve geniş uygulama beklentileri göstermiştir. Yerli büyük yolcu uçağı C919'un parçaları, merkezi kanat hattını işlemek için eklemeli üretim teknolojisini kullanır; Boeing 787 Dreamliner, eklemeli üretim teknolojisiyle yapılmış 30 parçaya sahiptir; GE'nin gelişmiş uçak motoru GE9X, bileşenlerin üçte birinden fazlasına sahiptir. Katmanlı üretim ile yapılır.
Havacılık ve uzay ürün tasarımı ve imalatı, hava taşımacılığı, ürün bakımı ve bakımının tüm ürün yaşam döngüsünü gelişimsel bir bakış açısıyla ele aldığımızda, katmanlı üretim teknolojisinin özellikleri, karbon nötrlüğü açısından geleneksel üretime göre önemli avantajlara sahip olduğunu belirlemektedir.
Tasarım ve üretim
1. Kalıp açmaya gerek yok, hızlı yineleme. Eklemeli üretim teknolojisinin en belirgin avantajı, herhangi bir şekle sahip parçaların, işleme veya herhangi bir kalıp olmaksızın doğrudan bilgisayar grafik verilerinden oluşturulabilmesidir; bu, yinelemeli süreci büyük ölçüde azaltacak, ürün geliştirme ve üretim döngüsünü kısaltacak ve enerjiyi artıracaktır. gelişme süreci. tüketimi önemli ölçüde azalır. Beihang Üniversitesi'nden Profesör Wang Huaming bir keresinde Çin'in artık C919 uçağının kokpit cam pencere çerçevesini sadece 55 günde basmak için katmanlı üretim teknolojisini kullanabileceğini söylerken, Avrupalı bir uçak imalat şirketi aynı şeyi en az 2 yıl boyunca üreteceklerini söyledi. yıllar. Malzeme üretim teknolojisi, üretim döngüsünü büyük ölçüde kısaltır ve verimliliği artırır.
2. Net şekil, yüksek malzeme kullanım oranı. Katmanlı imalatın karbon nötr olabilmesinin önemli bir yolu, her parça, bileşen ve ürün için daha az malzeme kullanmaktır. Eklemeli üretim, geleneksel üretimin kesme, öğütme ve öğütme işlemlerinde üretilen atıkları büyük ölçüde azaltan net bir şekildir ve nihai ürünün malzeme kullanım oranı büyük ölçüde iyileştirilir. Ek olarak, topoloji optimizasyonu yoluyla kafes yapılarının, kafes yapılarının vb. oluşumu da malzeme tasarrufu amacına ulaşabilir.
3. İşlevsel yapı entegrasyonu, işleme ve montaj prosedürlerini azaltır. Eklemeli teknoloji, geleneksel aletler ve fikstürler ve çoklu işleme prosedürleri gerektirmez ve herhangi bir karmaşık şekle sahip parçaları tek bir cihazda hızlı ve hassas bir şekilde üretebilir, böylece parça fonksiyonlarının ve yapılarının entegrasyonunu gerçekleştirir ve işleme prosedürlerini ve montajı büyük ölçüde azaltır. üretim sürecinin düşük karbon hedefine ulaşma süreci.
Anavlun
1. Ağırlığı azaltın ve yakıt tüketimini azaltın. Havacılık ekipmanı için, ağırlık azaltma onun ebedi temasıdır ve yüzde 5'lik bir ağırlık azaltma, yakıt tüketiminde yüzde 20 tasarruf sağlayabilir. Katmanlı üretim, uçak bileşenlerinin ağırlığını azaltarak nakliye sırasında enerji tüketimini azaltabilir.
2. Motor yanma verimliliğini artırın ve yakıt tüketimini azaltın. Motorun içinde, eklemeli üretim teknolojisi, yanma odasının ve motoru daha basit, daha hafif ve daha kompakt hale getiren birçok yapısal elemanın üretimini tamamlar ve bu da yalnızca tasarımla yakıt verimliliğini artırarak yüzde 15'e kadar yakıt tasarrufu sağlar.
3. Talep üzerine baskı yaparak enerji israfını azaltın. Yerinde ve talep üzerine baskı üretimi, genel enerji israfını azaltır ve karbon ayak izini azaltır. Montaj, nakliye, lojistik, depolama vb. gibi çevresel maliyetler neredeyse ortadan kaldırılarak enerji ve kaynak kullanımının iyileştirilmesi sağlanır.
Tamir ve bakım
1. Geri dönüşüm, yeşil ve düşük karbon. Eklemeli üretim, atılan parçaların öğütme teknolojisi ile yeniden kullanımını gerçekleştirebilir ve havacılık imalat endüstrisinin döngüsel bir ekonomi yönünde gelişimini gerçekleştirebilir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki MolyWorks'ün teknik fikri, metal baskı atıklarını yüksek kaliteli toza dönüştürmektir. Aynı zamanda şirket, "Mobil Dökümhane" iş geliştirme modelini önermiştir, yani metal atıklar yerinde sindirilir ve yüksek kaliteli toza dönüştürülür.
3. Parçaların atılmasını önlemek için kısmi onarım. Katmanlı üretimin katman katman üretim özelliklerine dayanarak, yalnızca hasarlı parça özel bir alt tabaka olarak kabul edilir ve parçanın şekli, hasarlı parça üzerinde lazer üç boyutlu şekillendirme ile geri yüklenebilir ve performans karşılanabilir. kullanım gereksinimleri. Parça üretim sürecinin erdemli bir düşük karbon döngüsü gerçekleştirilerek yeni malzeme ve parçaların üretiminde tüketilen enerji tasarrufu sağlanır. Örneğin, türbin disk parçaları için, disk üzerindeki bir bıçak hasar gördüğünde, diskin işlevini eski haline getirmek ve tüm türbin diskinin hurdaya çıkmasını önlemek için hasarlı bıçağı onarmak için yalnızca eklemeli üretim teknolojisini kullanmak gerekir.
3. Parçaların performansını iyileştirin ve hizmet ömrünü artırın. Parçaların yapısı optimize edilerek, parçaların stresi en makul şekilde dağıtılabilir, yorulma çatlakları riskini azaltır, böylece hizmet ömrünü uzatır ve karbon ayak izini azaltır. Örneğin Amerikan F16 avcı uçağında 3D teknolojisi ile yapılan iniş takımı sadece kullanım standardını karşılamakla kalmıyor, aynı zamanda orijinalinin 2,5 katı ortalama bir ömre sahip.
Gelecekteki yol tarifleri için öneriler
Katmanlı üretimin havacılık endüstrisinde karbon nötrlüğü elde etme yeteneğini daha da geliştirmek için aşağıdaki geliştirme yönergeleri önerilmektedir.
1. Malzeme mikro yapı optimizasyonu. Malzeme seçiminin akıllı optimizasyonunu gerçekleştirmek için malzeme genomu aracılığıyla profesyonel bir veritabanı oluşturulur. Bileşim, süreç, mikro yapı ve performans arasındaki içsel ilişki kurularak, malzemenin özelliklerine göre karbon nötrlüğü gereksinimlerini karşılayan mikro yapı tasarlanır.
2. Yapısal ve çok disiplinli topoloji optimizasyonu. Çoklu fizik odaklı hacim tasarımını tanıtın, çok ölçekli özellikleri ve çok tipli malzemeleri dijital olarak entegre edin, gerekli mekanik özellikleri koruyun ve malzeme tüketimini azaltmak ve bileşenlerin ağırlığını azaltmak için yapısal işlev füzyonunu elde edin.
3. Yapay zeka ve veri ikiz teknolojisinin birleşimi. Süreç izleme, bilgi algılama, makine öğrenimi, yapay zeka, veritabanları vb. gibi gelişmiş ekipman veya teknolojileri entegre edin. Veri ve modellerin bulut platformları aracılığıyla paylaşılabilmesi ve analiz edilebilmesi için endüstriyel İnternet'i bir katmanlı üretim dijital ikizine entegre edin. katkılı dijital ekosistem geliştirilebilir. Katmanlı üretim, uçak parçaları üretiminin her bir halkasında karbonu azaltmada önemli bir rol oynayabilir.