تولید موتورهای توربوفن با استفاده از تکنولوژی پرینت 3D

  فناوری چاپ سه بعدی (Additive Manufacturing Technology) چند سالی است که در حال گسترش می باشد و اخیرا پایش به دنیای تکنولوژی high-tech هوافضا نیز رسیده است و از مهمترین محصولات می توان به ساخت سامانه های Drone از نوع URAS اشاره کرد که البته در ابعاد کوچک انجام می شوند . اما امروزه این فناوری مسیر بسیار معتبری از فاز Development خود را طی کرده است و اکنون از تولید نمونه های مقیاسی UAV ها به ساخت نمونه 1/1 موتور های توربوفن رسیده است .

Additive Fabricationیا Additive Manufacturing به فناوری ای می گویند که در آن یک مدل دیجیتالی CAD را در سیستم کامپیوتر خود طراحی کرده باشید و با 3D Printer ها و مواد ِ کامپوزیتی مورد ِ نظر شما طبق برنامه های از پیش تعیین شده و ایجاد ِ یک پروسه ی تقسیم بندی بر روی مدل کد پس از مدتی آن را تولید می کنند. یعنی شما یک جسم سه بعدی را با نرم افزارهای کد طراحی کرده و سپس همان شکل را به صورت یک جسم واقعی و سه بعدی در دست خواهید داشت.

یکی از دلایل پیشرفت این فناوری را می توان به نیاز جامعه ی هوافضا به فناوری Rapid Prototyping یا تولید نمونه ی پروتوتایپ در سریع ترین زمان ممکن دانست.

در صنعت هوافضا بسیاری از طراحی های انجام شده به دلیل اهمیت مسائل ایرودینامیکی، ممکن است تولیدات از شکل های نامتعارف و عجیبی برخوردار باشند که این یک مسئله ی شناخته شده است، اما از طرفی فرم دادن اجسام مورد نظر دارای سختی های فراوانی است و آن هایی که با کامپوزیت ها کار کرده اند این مورد را بهتر درک می کنند.

لذا در اینجا یک نیاز جدید احساس می شود و آن هم فناوری ای است که بتوان در سریع ترین زمان ممکن هر نوع شکل نامتعارف و سختی که بخواهیم را در اختیار ما بگذارد که مهمترین جنبه ی AMT یا Additive Manufacturing Technology نیز همین امر می باشد.

کمپانی هوافضایی Pratt & Whitney از گسترش دهندگان تکنولوژی پیشرانش است که زمینه های طراحی، ساخت و تولید موتورهای هواپیما از جمله پروژه ی جنگنده ی F22 و توربین های گازی فعالیت داشته است. کمپانی P&W توانسته است برای اولین بار از فناوری AMT در ساخت موتورهای توربوفن استفاده کند.

این کمپانی موتورهای PW1500G و PW1200G (این تایپ naming از استانداردهای P&W برای موتورهای توربوفن می باشد) را با استفاده از همین فناوری مذکور در بالا طراحی کرده و برخی از آزمون های آن را نیز پاس کرده است.

P&W قصد دارد که از این دو موتور مذکور برای به پرواز در آوردن جت های کامرشیال Bombardier سری C استفاده کند و امیدوار است با گسترش این پروژه، فناوری خود را برای هواپیماهای سنگین تر و پهن پیکر نیز امتحان کند.

البته پرینتر مورد نیاز چنین موتورهایی باید بسیار بزرگ باشد و این از لحاظ ِ هزینه های پیش رو کاری نادرست است و از طرفی هم این فناوری به حدی نرسیده است که تمام پروسه ی تولید یک موتور را به صورت یکپارچه طی کند، لذا قسمت های مختلف موتور توسط پرینترهای طراحی شده ساخته می شوند و سپس اجزا به هم braze می شوند.

در اردیبهشت 1392 کمپانی P&W قراردادی را با یک شرکت دارنده ی فناوری AMT امضا کرد که طی آن قرار است یک AML یا Additive Manufacturing Laboratory به ارزش 4.5 میلیارد دلار ساخته شود.

گفته می شود این فناوری تجربه ی جدیدی را به مهندسان هوافضا در زمینه ی پیشرانش خواهد داد تا با آزادی عمل بیشتر طراحی های خود را انجام دهند و آزمون و خطا را بخاطر کاهش شدید هزینه های مصرفی بودجه ی پروژه (صرفه جویی 70 درصدی در هزینه ها) به تیم طراحی موتور خواهد داد و مطمئنا سود مالی کمپانی را چند برابر خواهد کرد.

پس از طراحی موتورتوربوفن که ممکن است ماه ها (و شاید هم در مواردی بیش از یک سال) به طول انجامد، ساخت آن نیز پس از طراحی ماه ها زمان می برد اما با داشتن تکنولوژی پرینت سه بعدی می شود این مدت زمان را می توان از چند ماه به 30 ساعت کاهش داد.

گسترش ِ تکنولوژی AMT را می شود مدیون زیبایی و قدت دانش مهندسی هوافضا دانست که حاصل اتحاد علوم کامپیوتر، الکترونیک، لیزر، مکانیک و سایر رشته ها می باشد.