مع تطبيق واسع من التصميم الرقمي وتكنولوجيا التصنيع، وتطوير المنتجات على أساس نموذج كاد أصبح النموذج السائد في صناعة الطيران، حيث يتم الحصول على نموذج كاد والمواد فارغة، والتي عادة ما تقوم على أجزاء، عن طريق إزالة المواد أو تشوه نموذج كاد الهندسة كان الكيان جزء على الرغم من أن هذا النموذج قد لعبت دورا كبيرا في تعزيز التقدم في صناعة الطيران، وقد أظهرت سنوات من الممارسة الصناعية أيضا أنه هو مهمة جدا تستغرق وقتا طويلا وتحديا من الناحية الفنية، وخاصة بالنسبة ل تطوير مكونات سبائك التيتانيوم التي تتطلب الأداء العالي، وهيكل معقد وتستخدم على نطاق واسع في صناعة الطيران.
وردا على هذا الوضع، وهناك تكنولوجيا التصنيع الرقمية الثورية - تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة، وهذه التكنولوجيا لكسر إزالة التقليدية للمواد أو تشوه نموذج التصنيع، واستخدام "منفصلة + تراكم" من الأفكار التصنيع المضافة من كاد خطوة نموذجية الانتهاء من تصنيع المكونات لديها مزايا كبيرة مثل لا حاجة للعفن، والتعقيد غير محدود من الهندسة، ودورة معالجة قصيرة، وانخفاض تكلفة التصنيع، والمرونة العالية والأداء العام الممتاز، وما إلى ذلك أصبحت التكنولوجيا بسرعة طليعة القوة العظمى الطيران منذ ظهور ال 90 تطوير تكنولوجيا التصنيع المتقدمة.
كما القوة الجوية بقيادة الولايات المتحدة على تطوير هذه التكنولوجيا التصنيع المتقدمة، وتنفيذ التطبيقات البحثية وهندسة الطائرات سبائك التيتانيوم أجزاء الهيكلية للتصنيع النماذج الأولية السريعة ليزر. وفي الوقت الحالي، أصبحت تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة وأسلحة الدفاع الجوي الأمريكية والمعدات من التيتانيوم واسع سبائك الهيكلية أجزاء من تكنولوجيا التصنيع الأساسية.
على F / A-18E، F22 وF35 طائرات مقاتلة متطورة، وعدد كبير من الهياكل رقيقة الجدران والهياكل وتجاويف معقدة الميبس التيتانيوم المادي، الفولاذ المقاوم للصدأ، وما إلى ذلك، تستخدم هذه التكنولوجيا. أستاذ المعاملات في جامعة بكين من الفضاء والملاحة الفضائية حطم فريق البحث من خلال مكونات كبيرة ومعقدة من سبائك التيتانيوم مادة الليزر، الفولاذ قوة عالية جدا وغيرها من التكنولوجيا النماذج الأولية السريعة، والتطبيقات الهندسية قد نفذت بنجاح.
فريق البروفيسور وانغ بحكم "3D تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة" فاز بالجائزة الأولى لفريق البحث تقنية الاختراع. البروفيسور هوانغ وى دونغ الجامعة الوطنية نورث وسترن للالنماذج الأولية السريعة ليزر النظرية والتكنولوجيا وتطبيق التكنولوجيا لتنفيذ الكثير من العمل البحثي. وفي الوقت الحالي، وقد تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة قادرة على تصنيع الطيران الأعضاء الحاملة الرئيسي، مصنوعة من أقصى المنطقة المتوقعة للجزء وصلت 12m2، وفوق 70٪ استخدام المواد.
الليزر مبادئ تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة، ومزايا والخطوات الرئيسية
من حيث المبدأ، الليزر النماذج الأولية السريعة يكسر فكرة المعالجة التقليدية من "إزالة المواد أو تشوه" ويستخدم مبدأ "المضافة" لتشكيل الجزء، والذي يستخدم الليزر مع تركيز الطاقة، من السهل السيطرة والطاقة الصناعية منخفضة التكلفة مزايا التحكم الدقيق والسيطرة على سرعة ضوء الليزر، لتحقيق تراكم غرامة وتجهيز المواد بسرعة لخلق عالية الكثافة مكونات معدنية معقدة.
العملية الرئيسية وخطوة رئيسية في الليزر النماذج الأولية السريعة: أول نموذج لشريحة CAD جزء، جزء من شبكة كتبها لمحة سمك البيانات 2D الطبقات في سلسلة من منفصلة مثل الكمبيوتر صورة رمادية، ثم، على أساس مولد بيانات المخطط NC يمكن للسائق التحكم في حركة الليزر، مما يقود ليزر من أسفل إلى أعلى طبقة بعد طبقة ترسب مسحوق المعادن الكسوة، حصلت أخيرا كثيفة وعالية الأداء "شبه الصافية للشكل" أجزاء من كامل الليزر النماذج الأولية السريعة التدفق التصنيع هو مبين في الشكل. .
FIG عملية تشكيل ليزر لحظة
تشريح المشكلة CAD نموذج ليزر النماذج الأولية السريعة في ل، وضعت هوى إلى الأمام بسرعة حواف صورة ظلية تقاطع خوارزمية أساس التغلب على مشكلة حدانية خوارزمية الكلاسيكية. ما ليانغ، الذي وفقا لنموذج المعلومات STL الهندسي للجوانب الثلاثي، جنبا إلى جنب مع شرائح سمك، ووضع مصفوفة حزمة، للحد من عدد من تقاطع وعدد من جوانب الثلاثي الذي اجتازه بناء علاقة طوبولوجيا ديناميكية بين جوانب الثلاثي جزئية.
ويستند هذا الأسلوب على خوارزمية الكلاسيكية من خوارزمية تقاطع الرسومات الكمبيوتر، ويتم تحقيق الجيل السريع من الصور في جميع الطبقات من خلال الاستفادة المثلى من عدد اجتياز المثلثات.بشكل عام، خوارزميات كاد نموذج تشريح وتوليد سائق بناء على بيانات كفاف ناضجة نسبيا، عملية الكسوة الليزر ينطوي على مشاكل معقدة الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية والمعدنية، وهي مشكلة صعبة تقيد تطوير وتطبيق الليزر تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة.
البحث ووضع التطبيق الراهن
التنظيم الداخلي وآلية تشكيل عيب
ويمكن وصف عملية النماذج الأولية السريعة ليزر على النحو التالي:
التسليم المستمر إلى منطقة الكسوة الليزر من مسحوق المعادن ذوبان، وهذا هو تحت عمل شعاع الليزر، والركيزة أو الطبقة السابقة من طبقة الكسوة المحلية ريكلتينغ، ومختلطة في سبيكة تذوب.
◆ تدفق المعادن تذوب في بركة حتى درجة الحرارة داخل تجمع تميل إلى أن تكون متسقة ويميل سبيكة تذوب يميل إلى أن تكون موحدة.
◆ كما يتغير المخطط، تذوب في بركة تتحرك بسرعة تصلب من التوازن.
وتجري العملية المذكورة أعلاه في تجمع سائل قصير قصير الأمد، وهو عملية معقدة جدا غير متوازنة للتعدين المادي، وهي فترة زمنية قصيرة، ويظهر في الشكل 2 التفاعل بين الليزر ومسحوق المعادن والبركة المنصهرة.
الشكل 2 الليزر، مسحوق حمام الرسم البياني عملية تفاعلية
تشن وآخرون، عن طريق التصوير فائق السرعة لمراقبة الوقت الحقيقي من خلال تشكيل وتطور النماذج الأولية السريعة ليزر حمام السائل. تشانغ فنغ يينغ مثل آلية تشكيل درس التيتانيوم الليزر عيوب عملية النماذج الأولية السريعة، والعيوب المسامية اعتمادا على الكثافة الأكبر من مسحوق منذ الليزر السريع الاختلافات عملية النماذج هي مسائل معقدة للغاية الرئيسية الأبحاث، وضعف كثافة طاقة الاندماج النووي ليزر، والنسبة بين تداخل سفر واحد متعدد القنوات حول Z المحور، التنظيم الداخلي وآلية تشكيل العيوب الداخلية مثل عضو جعلت من الصعب. "البحث" فريق البحث وتصميم الطائرات شنيانغ ومعهد البحوث في جامعة بكين للطيران والفضاء تقدما كبيرا في هذا المجال، وكسر تشوه جزء، وتكسير الوقاية ومراقبة الجودة الداخلية وغيرها من المشاكل.
محاكاة ومحاكاة عملية تشكيل
من أجل الحصول على مكونات مستقرة وعالية الجودة، فهم دقيق لقواعد تشكيل الهيكل الداخلي والعيوب الداخلية خلال النماذج الأولية السريعة ليزر، وقد تم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لمحاكاة وتحسين الاستفادة من عملية تشكيل المعلمات وعملية تشكيل.
جيا ون بينغ وآخرون محاكاة تشكيل المسبار المنصهر وتطور شكل واجهة حرة وعملية ترسب الكسوة من قبل طريقة عنصر محدود من الحياة والموت، ومحاكاة التقاط الجسيمات من قبل بركة اللحام وانعكاس مسحوق من درجة حرارة واجهة وفقدان الزخم من جزيئات مسحوق لاغرانجيان تتبع الجسيمات نموذج لتحقيق تتبع جزيئات مسحوق.
ما ليانغ وآخرون إنشاء نموذج حدودي حدودي محدد من حقل درجة الحرارة ومجال الإجهاد من عملية تشكيل الليزر على أساس أنسيس وتقنية التنمية الثانوية.تم محاكاة حقل الإجهاد الحراري في عملية تشكيل الليزر باستخدام مصدر الحرارة المتنقلة ووحدة الحياة والتكنولوجيا الموت. على أساس حساب تطور قانون مجال درجة الحرارة، يتم الكشف عن أسباب مجالات الإجهاد الحراري مثل منطقة ضغط البلاستيك، منطقة تمتد البلاستيك ومنطقة التفريغ.
وبالنظر إلى خصائص عملية الليزر النماذج الأولية السريعة، ودرس تان هوا وآخرون نظام مراقبة حلقة مغلقة على أساس مبدأ الرصد في الوقت الحقيقي لضبط المعلمات العملية للحصول على الأداء العالي وعناصر عالية الجودة وناقش مواصلة تطوير نظام الرصد والمراقبة حلقة مغلقة .
حالة تطبيق الليزر النماذج الأولية السريعة
ونتيجة لثورة التكنولوجيا، تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة بشكل رئيسي لارتفاع الطلب، عالية التعقيد ويصعب معالجة أو إزالة المواد أجزاء قاسية للغاية. عضوان مشترك سبيكة الطائرات الأمريكية F-22، كما هو مبين في الشكل ، وتصنيع تكنولوجيا الليزر النماذج الأولية السريعة، التي قد تحسنت كثيرا الأداء العام مقارنة مع طرق المعالجة التقليدية، ويتم تقليل تكلفة التصنيع بنسبة 20٪ -40٪، وتقصير دورة الإنتاج بنسبة 80٪.
FIG الليزر. 3 F-22 التيتانيوم عضوا سبيكة النمذجة السريعة
تأسست جامعة بكين للملاحة الجوية والفضائية ومجموعة صناعة الطيران الصينية في الشركة الليزر الطائرات والليزر السريع التصنيع النماذج التكنولوجيا نتائج البحوث. واندلع مشروع في العالم لأول مرة من خلال الليزر تشكيل طائرات عملية سبائك التيتانيوم كبير العام الرئيسي هيكل الحاملة، الخواص الميكانيكية السيطرة، المعدات الهندسية، كانت المعايير الفنية الناجحة في عدد من نماذج الطائرات لتنفيذ التطبيقات الهندسية الشكل 4 هي أول مظاهرة عامة الليزر النماذج الأولية السريعة من أجزاء من التيتانيوم كبيرة نوع معين من تكنولوجيا تصنيع الطائرات.
بعد سنوات من البحث المتعمق، كما حقق البروفيسور هوانغ ويدونغ من جامعة نورث وسترن للفنون التطبيقية انجازات بارزة في الليزر تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة، وأجزاء سبائك التيتانيوم الكبيرة المصنعة من قبل تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة ليزر هو مبين في الشكل 5 هي المكونات الحاملة الرئيسية لنوع من آلة.
تحليل تطبيق تصنيع طائرات الهليكوبتر
● التصنيع السريع للأجزاء المتحركة
تصنيع نظام الدوار الرئيسي من دوار المروحية تنقشع الزهر، والقوائم والذيل الدوار Swashplate (بشكل جماعي "عضو متحرك") وطائرات الهليكوبتر التكنولوجيا الأساسية المصنعة عضوا المنقولة أجزاء تحمل الرئيسي، بنية معقدة، وسوء بيئة العمل، فهي تتطلب قوة عالية والتعب، والمواد وافر من ارتفاع في درجة الحرارة المواد الصعبة سبائك التيتانيوم TB6. إذا كان ليزر تصنيع تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة، هناك الخواص الميكانيكية تعادل أو تفوق.
وبالإضافة إلى ذلك، الليزر النماذج الأولية السريعة لديها مزايا العفن مستقلة، والتعقيد الهندسي غير محدود، دورة إنتاج قصيرة واستخدام المواد عالية، ومناسبة خاصة للتغييرات تصميم أجزاء متحركة.لذلك، الليزر تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة لتصنيع طائرات هليكوبتر من الأجزاء المتحركة لتحسين الخصائص الميكانيكية الديناميكية للمكونات، والحد من تكاليف التصنيع وتقصير دورة التنمية له أهمية كبيرة.
● إصلاح سريع للأجزاء المتحركة
مروحية عضوا المنقولة مهم للعضو تلقي واستقبال قوة الطرد المركزي إجراء شفرة حظة الفيتو، لحظة إهتز، الخ وهكذا، عضو متحرك هو الأكثر احتمالا لارتداء مروحية الأعضاء. عضو المنقولة مكلفة، تحدث العيوب مرة واحدة أو عيب، يجب أن يتم استبدال تماما، يمكن أن يسبب مئات الآلاف، بل الملايين من الخسائر.
النماذج الأولية السريعة هو التصنيع من نقطة إلى نقطة المضافة، وذلك فقط أجزاء عيب كركيزة خاصة، وإعادة البناء الهندسي للموقع الخلل، وإعادة بناء الهندسة من طبقات شريحة، وأخيرا استخدام الليزر تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة يمكن إصلاح بسرعة أجزاء لأن السيطرة على طاقة الليزر مع مرور الوقت والفضاء وكثافة الطاقة هو أعلى بكثير من المصادر الصناعية الأخرى للطاقة، والتأثير السلبي لعملية إصلاح إصلاح على أجزاء إصلاح يمكن التقليل.
وبالإضافة إلى ذلك، منذ عملية النماذج الأولية السريعة ليزر يمكن السيطرة بشكل متزامن على تكوين وهيكل سبيكة، والخصائص الكامنة من المكون يمكن استعادة عن طريق التحكم في تكوين منطقة إصلاح وتنظيم منطقة إصلاح والجسم من المكون، وبالتالي توفير الاقتصادية والوقت الضخم الخسارة، ولكن أيضا تحسين استخدام الموارد، وذلك تمشيا مع منخفضة التكلفة، واستراتيجية التنمية المستدامة.
الاستنتاج و أوتلوك
صناعة طائرات الهليكوبتر تشهد تغيرات سريعة باعتبارها جزءا هاما من صناعة الطيران، وليس هناك حل دائم ودائم لجعل هذه الصناعة أكبر وأقوى، إلا من خلال تعزيز باستمرار البحث والتطوير يمكن اتباع اتجاه التنمية غابة قوية جلبت تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة الليزر مزايا تقنية كبيرة سوف تؤدي إلى تطوير تكنولوجيا التصنيع المتقدمة، هليكوبتر تتحرك أجزاء تصنيع شركة تصنيع هليكوبتر التكنولوجيا هو تجسيد القدرة على التصنيع، من التكلفة والكفاءة والجودة، واستخدام الليزر تكنولوجيا النماذج الأولية السريعة لنقل تصنيع وإصلاح المكونات مع فوائد فنية واقتصادية كبيرة، والتنمية المستقبلية للأجزاء المتحركة أولوية تصنيع التكنولوجيا.