Selepas kemuncak karbon dan neutraliti karbon mula-mula ditulis dalam laporan kerja kerajaan China pada 2021, neutraliti karbon dalam dua sesi yang sedang berlangsung sekali lagi menjadi topik perbincangan hangat. Pemanasan global telah membawa kepada peningkatan risiko iklim, dan mencapai neutraliti karbon adalah misi paling mendesak di dunia hari ini. Berdasarkan jumlah pelepasan karbon pada skala global, industri penerbangan sebenarnya bukanlah isi rumah pelepasan karbon yang sangat besar, tetapi ia pastinya merupakan "isi rumah yang sukar" dalam pengurangan pelepasan karbon. Dengan pertambahan bilangan pesawat, masih menjadi tugas yang mencabar untuk terus meneroka dan menambah baik pelbagai cara penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan untuk mencapai matlamat neutral karbon yang ditetapkan dalam industri aeroangkasa.
Pengilangan Aditif Membolehkan Kitar Hayat Berkecuali Karbon dalam Industri Penerbangan
Ahli akademik Lu Bingheng menegaskan: "Pada masa hadapan, industri pembuatan China akan dibahagikan kepada tiga bahagian: bahan, pengurangan bahan, dan penambahan bahan." Terutamanya dalam bidang penerbangan, pembuatan aditif mempunyai kelebihan unik seperti mengurangkan berat pesawat, membentuk bahagian yang kompleks, dan merealisasikan integrasi komponen, yang telah menunjukkan nilai hebat dan prospek aplikasi yang luas. Bahagian pesawat penumpang besar domestik C919 menggunakan teknologi pembuatan aditif untuk memproses garis sayap tengah; Boeing 787 Dreamliner mempunyai 30 bahagian yang dibuat oleh teknologi pembuatan aditif; Enjin aero termaju GE9X GE mempunyai lebih daripada satu pertiga daripada komponen Ia dilakukan oleh pembuatan bahan tambahan.
Apabila kita mempertimbangkan keseluruhan kitaran hayat produk reka bentuk dan pembuatan produk aeroangkasa, pengangkutan udara, penyelenggaraan produk dan penyelenggaraan dari perspektif pembangunan, ciri-ciri teknologi pembuatan aditif menentukan bahawa ia mempunyai kelebihan yang besar berbanding pembuatan tradisional dari segi neutraliti karbon.
Reka bentuk dan pembuatan
1. Tidak perlu membuka acuan, lelaran pantas. Kelebihan teknologi pembuatan aditif yang paling menonjol ialah bahagian dalam sebarang bentuk boleh dijana secara langsung daripada data grafik komputer tanpa pemesinan atau sebarang acuan, yang akan mengurangkan proses berulang, memendekkan pembangunan produk dan kitaran pembuatan, dan meningkatkan tenaga dalam proses pembangunan. penggunaan berkurangan dengan ketara. Profesor Wang Huaming dari Universiti Beihang pernah berkata bahawa China kini boleh menggunakan teknologi pembuatan aditif untuk mencetak bingkai tingkap kaca kokpit pesawat C919 dalam masa 55 hari sahaja, manakala sebuah syarikat pengeluar pesawat Eropah berkata bahawa mereka akan menghasilkan perkara yang sama untuk sekurang-kurangnya 2 tahun. Teknologi pembuatan bahan memendekkan kitaran pengeluaran dan meningkatkan kecekapan.
2. Bentuk bersih, kadar penggunaan bahan yang tinggi. Cara utama pembuatan bahan tambahan boleh menjadi neutral karbon adalah dengan menggunakan lebih sedikit bahan untuk setiap bahagian, komponen dan produk. Pembuatan aditif adalah bentuk bersih, yang dapat mengurangkan sisa yang dihasilkan dalam proses pemotongan, pengilangan dan pengisaran pembuatan tradisional, dan kadar penggunaan bahan produk akhir bertambah baik. Di samping itu, melalui pengoptimuman topologi, pembentukan struktur kekisi, struktur kekisi, dan lain-lain, juga boleh mencapai tujuan penjimatan bahan.
3. Penyepaduan struktur berfungsi, mengurangkan pemprosesan dan prosedur pemasangan. Teknologi aditif tidak memerlukan alat dan lekapan tradisional dan prosedur pemprosesan berbilang, dan boleh dengan cepat dan tepat mengeluarkan bahagian mana-mana bentuk kompleks pada satu peranti, dengan itu merealisasikan penyepaduan fungsi dan struktur bahagian, serta mengurangkan prosedur pemprosesan dan pemasangan dengan banyak. proses untuk mencapai matlamat karbon rendah proses pembuatan.
Apengangkutan ir
1. Kurangkan berat badan dan kurangkan penggunaan bahan api. Untuk peralatan penerbangan, pengurangan berat adalah tema abadinya, dan pengurangan berat sebanyak 5 peratus boleh menjimatkan 20 peratus penggunaan bahan api. Pengilangan bahan tambahan boleh mengurangkan penggunaan tenaga semasa pengangkutan dengan mengurangkan berat komponen pesawat.
2. Meningkatkan kecekapan pembakaran enjin dan mengurangkan penggunaan bahan api. Di dalam enjin, teknologi pembuatan aditif melengkapkan pembuatan kebuk pembakaran dan banyak elemen struktur, yang menjadikan enjin lebih ringkas, ringan dan lebih padat, yang membolehkan ia menjimatkan sehingga 15 peratus bahan api dengan meningkatkan kecekapan bahan api melalui reka bentuk sahaja.
3. Cetak atas permintaan, mengurangkan pembaziran tenaga. Pembuatan di tapak dan cetakan atas permintaan mengurangkan sisa tenaga keseluruhan dan mengurangkan jejak karbon. Kos alam sekitar seperti pemasangan, pengangkutan, logistik, penyimpanan, dll. hampir dihapuskan, menghasilkan penggunaan tenaga dan sumber yang lebih baik.
Pembaikan dan penyelenggaraan
1. Kitar semula, hijau dan rendah karbon. Pembuatan aditif dapat merealisasikan penggunaan semula bahagian yang dibuang melalui teknologi pengilangan, dan merealisasikan pembangunan industri pembuatan penerbangan ke arah ekonomi bulat. Sebagai contoh, idea teknikal MolyWorks di Amerika Syarikat adalah untuk menukar sisa cetakan logam kepada serbuk berkualiti tinggi. Pada masa yang sama, syarikat itu telah mencadangkan model pembangunan perniagaan "Faundri Mudah Alih", iaitu sisa logam dicerna dan ditukar menjadi serbuk berkualiti tinggi di tempat kejadian.
3. Pembaikan separa untuk mengelakkan bahagian dikikis. Berdasarkan ciri pembuatan lapisan demi lapisan pembuatan aditif, hanya bahagian yang rosak dianggap sebagai substrat khas, dan bentuk bahagian itu boleh dipulihkan dengan pembentukan tiga dimensi laser pada bahagian yang rosak, dan prestasi dapat memenuhi keperluan penggunaan. Kitaran rendah karbon yang baik dalam proses pembuatan bahagian direalisasikan, menjimatkan tenaga yang digunakan dalam pengeluaran bahan dan alat ganti baharu. Sebagai contoh, untuk bahagian cakera turbin, apabila bilah pada cakera rosak, ia hanya perlu menggunakan teknologi pembuatan aditif untuk membaiki bilah yang rosak untuk memulihkan fungsi cakera dan mengelakkan pengikisan keseluruhan cakera turbin.
3. Meningkatkan prestasi bahagian dan meningkatkan hayat perkhidmatan. Dengan mengoptimumkan struktur bahagian, tegasan bahagian boleh diagihkan dengan cara yang paling munasabah, mengurangkan risiko keretakan keletihan, dengan itu meningkatkan hayat perkhidmatan dan mengurangkan jejak karbon. Sebagai contoh, gear pendaratan yang dibuat oleh teknologi 3D pada pesawat pejuang F16 Amerika bukan sahaja memenuhi standard penggunaan tetapi juga mempunyai purata jangka hayat 2.5 kali ganda daripada asal.
Cadangan untuk hala tuju masa hadapan
Untuk meningkatkan lagi keupayaan pembuatan bahan tambahan untuk mencapai neutraliti karbon dalam industri penerbangan, arahan pembangunan berikut dicadangkan.
1. Pengoptimuman struktur mikro bahan. Pangkalan data profesional diwujudkan melalui genom bahan untuk merealisasikan pengoptimuman pintar pemilihan bahan. Dengan mewujudkan hubungan intrinsik antara komposisi, proses, struktur mikro dan prestasi, struktur mikro yang memenuhi keperluan neutraliti karbon direka bentuk mengikut sifat bahan.
2. Pengoptimuman topologi struktur dan pelbagai disiplin. Memperkenalkan reka bentuk volum dipacu berbilang fizik, menyepadukan ciri berbilang skala dan bahan berbilang jenis secara digital, mengekalkan sifat mekanikal yang diperlukan, dan mencapai gabungan fungsi struktur untuk mengurangkan penggunaan bahan dan mengurangkan berat komponen.
3. Gabungan kecerdasan buatan dan teknologi berkembar data. Mengintegrasikan peralatan atau teknologi termaju seperti pemantauan proses, persepsi maklumat, pembelajaran mesin, kecerdasan buatan, pangkalan data, dll. Integrasikan Internet industri menjadi kembar digital pembuatan aditif, supaya data dan model boleh dikongsi dan dianalisis melalui platform awan, dan ekosistem digital aditif boleh dipertingkatkan. Pembuatan aditif boleh memainkan peranan penting dalam mengurangkan karbon dalam setiap pautan pembuatan bahagian pesawat.