डिजिटल डिजाइन और विनिर्माण प्रौद्योगिकी के व्यापक आवेदन के साथ, सीएडी मॉडल पर आधारित उत्पाद विकास विमानन विनिर्माण उद्योग में मुख्यधारा के मॉडल बन गया है, जहां सीएडी मॉडल और सामग्री रिक्त है, जो आमतौर पर भागों पर आधारित होते हैं, सामग्री या विरूपण को हटाकर प्राप्त होते हैं सीएडी मॉडल ज्यामिति की भूमिका निभाई गई है हालांकि इस मॉडल ने एरोोनॉटिकल विनिर्माण प्रगति को बढ़ावा देने में एक बड़ी भूमिका निभाई है, औद्योगिक अभ्यास के वर्षों में यह भी दिखाया है कि यह बहुत समय लेने वाली और तकनीकी रूप से चुनौतीपूर्ण काम है, खासकर उच्च प्रदर्शन, जटिल संरचना और विमानन उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले टाइटेनियम मिश्र घटक के विकास
लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी की तकनीक सामग्री या निर्माण को हटाने के विकार के पारंपरिक विधा को तोड़ने के लिए, additive विनिर्माण सोच के 'असतत + संचय', सीएडी मॉडल से एक कदम का उपयोग कर - इस स्थिति के जवाब में, वहाँ एक क्रांतिकारी डिजिटल विनिर्माण प्रौद्योगिकी है घटकों का निर्माण पूरा, असीमित, लघु प्रसंस्करण चक्र के जटिल ज्यामिति, कम उत्पादन लागत, अत्यधिक लचीला, एकीकृत प्रदर्शन और अन्य महत्वपूर्ण लाभ। 1990 के दशक में अपनी स्थापना के बाद इस तकनीक को ढालना करने की कोई जरूरत के साथ, जल्दी से प्राथमिकताओं प्रतिस्पर्धा वायु शक्ति बन गया एक उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकी विकास।
वायु शक्ति के रूप में, संयुक्त राज्य अमेरिका इस उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकी के विकास के लिए नेतृत्व किया, और लेजर रैपिड प्रोटोटाइप निर्माण की टाइटेनियम मिश्र धातु विमान संरचनात्मक भागों के अनुसंधान और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों को लागू। वर्तमान में, लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी एक अमेरिकन एयरोस्पेस डिफेंस हथियार और बड़े टाइटेनियम के उपकरण बन गया है मिश्र धातु संरचनात्मक सदस्य के उत्पादन के लिए प्रमुख प्रौद्योगिकियों में से एक।
F / A-18E पर, F22 और F35 उन्नत लड़ाकू विमानों, पतली दीवारों संरचनाओं, जटिल संरचनाओं और cavities stiffener सामग्री टाइटेनियम, स्टेनलेस स्टील, आदि की एक बड़ी संख्या है, इस तकनीक का उपयोग कर रहे हैं। एयरोस्पेस और एस्ट्रोनॉटिक्स के बीजिंग विश्वविद्यालय में लेनदेन के प्रोफेसर अनुसंधान दल और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों लेजर सामग्री टाइटेनियम मिश्र धातु के बड़े और जटिल घटकों, अल्ट्रा उच्च शक्ति इस्पात और अन्य रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी, के माध्यम से तोड़ दिया सफलतापूर्वक किया गया है।
प्रोफेसर वांग की टीम '3 डी लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी' के आधार पर, रैपिड प्रोटोटाइप लेजर सिद्धांत, प्रौद्योगिकी और प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग अनुसंधान कार्य का एक बहुत बाहर ले जाने के लिए राष्ट्रीय प्रौद्योगिकी आविष्कार। प्रोफेसर हुआंग वेडॉंग नॉर्थवेस्टर्न विश्वविद्यालय अनुसंधान दल के पहले पुरस्कार जीता। वर्तमान में लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी एयरोस्पेस मुख्य लोड असर सदस्य, भाग की अधिकतम अनुमानित क्षेत्र के बने निर्माण कर दिया गया है 12m2 तक पहुँच गया है, और 70% से अधिक सामग्री उपयोग।
लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी सिद्धांत, महत्वपूर्ण कदम और फायदे
सिद्धांत रूप में, लेजर रैपिड प्रोटोटाइप "सामग्री हटाने या विरूपण" के पारंपरिक प्रसंस्करण विचार को तोड़ देता है और भाग को आकार देने के लिए "योजक" के सिद्धांत का उपयोग करता है, जो ऊर्जा एकाग्रता, आसान नियंत्रण और कम लागत वाली औद्योगिक ऊर्जा के साथ लेजर का उपयोग करता है तेजी से उच्च घनत्व वाले जटिल धातु घटक बनाने के लिए सामग्री के ठीक संचय और प्रसंस्करण हासिल करने के लिए, सटीक नियंत्रण और लेजर प्रकाश की गति के नियंत्रण।
मुख्य प्रक्रिया और रैपिड प्रोटोटाइप लेजर में महत्वपूर्ण कदम: हिस्सा काट करने के लिए पहले सीएडी मॉडल, असतत कंप्यूटर की तरह ग्रे छवि की एक श्रृंखला में एक मोटाई प्रोफ़ाइल स्तरित 2 डी डेटा से जाल का हिस्सा है, तो, रूपरेखा डेटा जनरेटर के आधार पर एनसी चालक लेजर के आंदोलन को नियंत्रित कर सकते हैं जिससे आवरण धातु पाउडर की परत जमाव से नीचे से ऊपर की परत से लेजर ड्राइविंग, अंत में प्राप्त घने, उच्च प्रदर्शन 'के पास निवल आकार' पूरा लेजर रैपिड प्रोटोटाइप निर्माण छवि में दिखाया गया प्रवाह के कुछ हिस्सों। ।
अंजीर तत्काल लेजर के गठन की प्रक्रिया
में समस्या सीएडी मॉडल लेजर रैपिड प्रोटोटाइप टुकड़ा करने की क्रिया के लिए, Hou आगे तेजी से चौराहे एल्गोरिथ्म सिल्हूट शास्त्रीय एल्गोरिथ्म के व्यक्तित्व समस्या पर काबू पाने आधारित किनारों रखा गया था। मा लियांग, त्रिकोणीय पहलुओं के ज्यामितीय जानकारी एसटीएल मॉडल के अनुसार जो, कटा हुआ के साथ संयुक्त मोटाई, एक पैकेट मैट्रिक्स की स्थापना, चौराहे की संख्या और आंशिक त्रिकोणीय पहलुओं के बीच गतिशील टोपोलॉजी संबंध का निर्माण करके चल त्रिकोणीय पहलुओं की संख्या को कम करने के लिए।
चौराहे क्लासिक कंप्यूटर ग्राफिक्स एल्गोरिदम के आधार पर इस तकनीक को जल्दी से त्रिकोणीय पहलुओं traversing परतों की संख्या के अनुकूलन द्वारा उत्पन्न छवि को पूरा करने के लिए। कुल मिलाकर, ड्राइवर एल्गोरिथ्म के आधार पर कटा हुआ सीएडी मॉडल और पैदा रूपरेखा डेटा और अधिक परिपक्व, और बाद में लेजर आवरण प्रक्रिया जटिल भौतिक, रासायनिक, यांत्रिक और धातुकर्म समस्याओं, लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी विकास और अनुप्रयोग समस्याओं को सीमित करना शामिल है।
अनुसंधान और आवेदन यथास्थिति
आंतरिक संगठन और दोष गठन तंत्र
लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रक्रिया के रूप में वर्णित किया जा सकता:
◆ लेजर आवरण क्षेत्र लगातार एक लेजर बीम, अध: स्तर या पिछले परत आवरण स्थानीय remelting की कार्रवाई के तहत धातु पाउडर पिघलने से, यानी की आपूर्ति, alloying और मिश्रित पिघल जाता है;
◆ पूल में तापमान का प्रवाह पिघल तक नहीं होता जब तक कि पूल के तापमान में संगत नहीं होते और पिघल मिश्र धातु संरचना एक समान होती है;
◆ जैसा की रूपरेखा में परिवर्तन होता है, चलती हुई पूल में पिघलता से संतुलन समाप्त होता है।
उपरोक्त प्रक्रिया एक छोटे, अल्पावधि तरल पूल में होती है, जो कि एक बहुत ही जटिल गैर-संतुलन शॉर्ट-टाइम भौतिक धातु-प्रक्रिया प्रक्रिया है। लेजर, धातु पाउडर और पिघला हुआ पूल के बीच का अंतर चित्र 2 में दिखाया गया है।
चित्रा 2 लेजर, पाउडर स्नान इंटरैक्टिव प्रोसेस आरेख
चेन एट अल।, उच्च गति फोटोग्राफी का उपयोग करना गठन तंत्र का अध्ययन किया टाइटेनियम लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रक्रिया दोषों की तरह गठन और स्नान तरल लेजर रैपिड प्रोटोटाइप के विकास के दौरान वास्तविक समय का पालन करने के। झांग Fengying, पाउडर के थोक घनत्व के आधार पर सरंध्रता दोष लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रक्रिया परिवर्तनों के बाद से बेहद जटिल कुंजी अनुसंधान सवालों, लेजर के गरीब संलयन ऊर्जा घनत्व, और Z- अक्ष के बारे में अतिव्यापी मल्टी चैनल एकल यात्रा के बीच का अनुपात।, आंतरिक संगठन और सदस्य की तरह आंतरिक दोष के गठन की व्यवस्था है मुश्किल। 'शोध' अनुसंधान दल और शेनयांग एयरक्राफ्ट डिजाइन और एयरोनॉटिक्स एंड एस्ट्रोनॉटिक्स के बीजिंग विश्वविद्यालय के अनुसंधान संस्थान इस क्षेत्र में काफी प्रगति की है, भाग विरूपण तोड़ने, रोकथाम और आंतरिक गुणवत्ता नियंत्रण और अन्य समस्याओं खुर।
मॉडलिंग और सिमुलेशन के गठन की प्रक्रिया
आदेश स्थिर, उच्च गुणवत्ता वाले घटकों प्राप्त करने के लिए, गठन कानून सही ढंग से आंतरिक संगठन और आंतरिक दोष लेजर तेजी से बनाने की प्रक्रिया, के गठन की प्रक्रिया मापदंडों और गठन प्रक्रिया अनुकरण और अनुकूलन में वृद्धि हुई जोर समझ।
जिया Wenpeng अन्य तकनीक पिघला हुआ बयान के दौरान गठन पूल मौत के परिमित तत्व सिमुलेशन और मुक्त सतह विकास के आकार और आवरण परत, पाउडर कणों की स्थिति स्नान की गति हानि परिलक्षित और पाउडर में कणों के कब्जा के लिए इसका मतलब अनुकरण का एक इंटरफेसियल तापमान का उपयोग कर, और कण ट्रैकिंग मॉडल का उपयोग कर Lagrangian पाउडर कणों की ट्रैकिंग लागू करता है।
मा लियांग एट ANSYS पर आधारित है, तापमान क्षेत्र स्थापित है, तनाव क्षेत्र एक मोबाइल यूनिट और मौत स्रोत प्रौद्योगिकी, लेजर थर्मल तनाव क्षेत्र द्वारा लेजर प्रौद्योगिकी के माध्यमिक विकास द्वारा गठित की पैरामीट्रिक परिमित तत्व मॉडल मोल्डिंग अनुकार के दौरान, सटीक तापमान क्षेत्र के विकास के आधार पर गणना की है, यह कारण थर्मल तनाव क्षेत्र प्लास्टिक संपीड़न क्षेत्र, प्लास्टिक खींच क्षेत्र, क्षेत्रों उतारने का पता चला।
रैपिड प्रोटोटाइप के लिए लेजर प्रौद्योगिकी के टैन हुआ एट अल विशेषताओं, उच्च प्रदर्शन और उच्च गुणवत्ता के घटकों को प्राप्त करने की प्रक्रिया पैरामीटर्स को समायोजित करने की निगरानी के वास्तविक समय के सिद्धांत पर आधारित बंद लूप नियंत्रण प्रणाली का अध्ययन, और आगे के विकास के दिशा निगरानी और बंद लूप नियंत्रण प्रणाली पर चर्चा की ।
लेजर रैपिड प्रोटोटाइप के आवेदन की स्थिति
ट्रांसफार्मिव प्रौद्योगिकी के रूप में, लेजर रैपिड प्रोटोटाइप तकनीक मुख्य रूप से उन हिस्सों के लिए होती है जो उच्च मांग, जटिल और कठिन प्रक्रिया या सामग्री को हटाने और अमेरीकी एफ -22 के दो टाइटेनियम मिश्र धातु फिटिंग चित्र 3 , लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी का उपयोग करते हुए, पारंपरिक प्रसंस्करण विधियों की तुलना में समग्र प्रदर्शन बहुत सुधार हुआ है, और मैन्युफैक्चरिंग लागत में 20% -40% की कमी आई है, उत्पादन चक्र भी 80% कम हो गया है।
चित्रा 3 एफ 22 लेजर रैपिड प्रोटोटाइप टाइटेनियम मिश्र धातु भागों
एयरोनॉटिक्स और एस्ट्रोनॉटिक्स और चीन विमानन उद्योग समूह के बीजिंग विश्वविद्यालय विमान लेजर कंपनी में स्थापित किया गया था, शोध परिणामों प्रौद्योगिकी के लेजर रैपिड प्रोटोटाइप औद्योगीकरण। पहली बार के लिए दुनिया में परियोजना लेजर के माध्यम से प्रक्रिया विमान टाइटेनियम मिश्र धातु बड़े समग्र मुख्य लोड असर संरचना, यांत्रिक गुणों के गठन तोड़ दिया नियंत्रण, इंजीनियरिंग उपकरण, तकनीकी मानकों इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए विमान के मॉडल की एक संख्या में सफल रहे हैं। चित्र 4 बड़े टाइटेनियम भागों विमान विनिर्माण प्रौद्योगिकी के एक खास प्रकार के लेजर रैपिड प्रोटोटाइप का पहला सार्वजनिक प्रदर्शन है।
में गहराई से अनुसंधान के वर्षों के बाद, प्रोफेसर हुआंग वेडॉंग पश्चिमोत्तर Polytechnical विश्वविद्यालय लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में भी उत्कृष्ट परिणामों हासिल की है। लेजर चित्रा 5 रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी में दिखाया गया है मुख्य लोड असर सदस्य के बड़े पैमाने पर टाइटेनियम मिश्र धातु भाग उत्पादन करने के लिए मशीन की एक निश्चित प्रकार है।
विश्लेषण हेलीकाप्टर विनिर्माण
● तेजी से निर्माण चल सदस्य
विनिर्माण एक हेलीकाप्टर रोटर की मुख्य रोटर प्रणाली लिफ्ट पासा, रोल और पूंछ रोटर Swashplate (सामूहिक रूप से "चल सदस्य") है मूल प्रौद्योगिकी हेलीकाप्टरों निर्मित चल सदस्य मुख्य असर भागों, जटिल संरचना, गरीब काम के माहौल, यह उच्च थकान ताकत, और सामग्री और उच्च तापमान टाइटेनियम मिश्र धातु TB6 मुश्किल सामग्री की अधिकता की आवश्यकता है। लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी के निर्माण, वहाँ है, तो एक समान या बेहतर यांत्रिक गुणों।
इसके अलावा, लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी नहीं निर्भर सहज ढालना है, डिजाइन में परिवर्तन की प्रतिक्रिया में अप्रतिबंधित, लघु उत्पादन चक्र और उच्च सामग्री के उपयोग के फायदे, विशेष रूप से चल सदस्य के लिए के ज्यामितीय जटिलता के कुछ हिस्सों। इस प्रकार, लेजर प्रौद्योगिकी के उपयोग के हेलीकाप्टर रैपिड प्रोटोटाइप के निर्माण के लिए घटकों के गतिशील यांत्रिक गुणों में सुधार के लिए चलती भागों में, निर्माण लागत को कम करना और विकास चक्र को छोटा करना बहुत महत्वपूर्ण है।
● चलती भागों की त्वरित मरम्मत
हेलीकाप्टर चल सदस्य, प्राप्त सदस्य के लिए महत्वपूर्ण है एक केन्द्रापसारक बल ब्लेड चलानेवाले पल, शिम्मी पल, आदि का आयोजन प्राप्त इस प्रकार, जंगम सदस्य सबसे सदस्य हेलीकाप्टर पहनने के लिए की संभावना है। महंगे चल सदस्य है, दोष एक बार होते हैं या दोष, पूरी तरह से बदल दिया जाना चाहिए, लाखों, नुकसान की भी लाखों लोगों की हो सकती है।
लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी pointwise additive विनिर्माण, यह बस दोष साइट ज्यामिति पुनर्निर्माण के लिए एक विशेष दोष भागों मैट्रिक्स, की ज्यामिति पर स्तरित sectioned पुनर्निर्माण के रूप में देखा जाता है, और अंत में लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी द्वारा जल्दी से मरम्मत के लिए ऊर्जा के controllability की स्थानिक और लौकिक वितरण पर लेजर ऊर्जा और शक्ति घनत्व के कारण भागों अन्य उद्योगों की तुलना में अधिक है, यह मरम्मत की मरम्मत भागों होने के लिए की हीटिंग प्रक्रिया के प्रतिकूल प्रभाव को कम करने के लिए संभव है।
इसके अलावा, लेजर के बाद से तेजी से बनाने की प्रक्रिया की मरम्मत क्षेत्र घटकों को नियंत्रित कर सकते एक तुल्यकालिक एक मिश्र धातु संरचना और सूक्ष्म बनाने नियंत्रण हो सकता है, और इस प्रकार, मरम्मत क्षेत्र के गुणों और शरीर के कुछ हिस्सों बनाने ऊतक, एक ही रहता है जिससे अंतर्निहित गुणों सदस्य को बहाल। भारी आर्थिक और समय बचाने के लिए सक्षम नुकसान, लेकिन यह भी संसाधनों के उपयोग, कम लागत, सतत विकास रणनीतियों के साथ लाइन में सुधार होगा।
निष्कर्ष और आउटलुक
विमानन उद्योग फूल उद्योग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, हेलीकाप्टर उद्योग तेजी से परिवर्तन का सामना कर रहा है। विस्तार और उद्योग को मजबूत करने के लिए, कोई चांदी की गोली समाधान केवल आदेश स्टैंड के विकास की प्रवृत्ति का पालन करने के अनुसंधान और विकास को मजबूत करने, जारी रखने के लिए लिन मजबूत लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी जबरदस्त तकनीकी लाभ उन्नत विनिर्माण प्रौद्योगिकी के विकास के लिए नेतृत्व करेंगे लाता है। विनिर्माण प्रौद्योगिकी गतिशील हिस्सों के हेलिकॉप्टर कंपनी के विनिर्माण क्षमताओं के विकास में परिलक्षित होता है हेलीकाप्टर, लागत, दक्षता, गुणवत्ता, गोद लेने के मामले में से लेजर रैपिड प्रोटोटाइप प्रौद्योगिकी का निर्माण करने और भागों चलती की मरम्मत, महान तकनीकी और आर्थिक फायदे हैं भविष्य के विकास की दिशा चलती विनिर्माण प्रौद्योगिकी भागों में एक प्राथमिकता के रूप में।