Kết hợp in 3D và cảm biến để bay an toàn hơn, rẻ hơn
Ảnh: Frank Peters, Shutterstock
Ngành công nghiệp hàng không đã chuyển sang sử dụng vật liệu composite tiên tiến vì đặc tính nhẹ, sức mạnh và độ bền của chúng. Cùng với việc tăng năng suất và hiệu suất của máy bay, việc sử dụng những vật liệu tiên tiến này khiến việc thiết kế và sản xuất các cấu trúc và bộ phận máy bay tiết kiệm chi phí trở nên khó khăn hơn. Đáp ứng những thách thức này sẽ dẫn đến giảm trọng lượng và tiêu thụ nhiên liệu, chu kỳ sản xuất ngắn hơn và tăng hiệu quả năng lượng trong lắp ráp máy bay.
Ngày nay, nhiều bộ phận máy bay là vật liệu tổng hợp in 3D. Việc nhúng các ống nano carbon (CNTs) trong quá trình sản xuất các thành phần rất phù hợp với quy trình làm việc tổng thể. Cảm biến nhúng là lý tưởng cho các bộ phận hoặc quy trình máy bay quan trọng và có giá trị cao. Đối với các thành phần như vậy, in 3D có thể cung cấp một phương tiện hiệu quả về chi phí để tạo và nhúng các gói cảm biến tích hợp.
Các nhà nghiên cứu được hỗ trợ bởi dự án DOMMINIO đang phát triển các cảm biến nhúng cho phép giám sát thời gian thực của máy bay khi đang bay. Các bộ phận được in 3D được nhúng với sợi CNT tạo ra dữ liệu sau đó có thể được sử dụng để giám sát bộ phận. Điều này có thể giảm chi phí lắp ráp và hạn chế nhu cầu sử dụng nhiều dây để kết nối các cảm biến với nhau.
Bảo trì dự đoán tốt hơn
Tiến sĩ Moisés Zarzoso, trợ lý nghiên cứu tại đối tác dự án Viện Vật liệu IMDEA, Tây Ban Nha, cho biết: "Các cảm biến đang được thiết kế để làm từ những sợi này, cực kỳ nhẹ so với các vật liệu hiện có và cũng tiêu thụ rất ít năng lượng" mục tin tức được đăng trên "3DPrint.com." "Chúng cũng có thể in 3D và, do chúng là sợi CNT, chúng có thể dễ dàng nhúng vào một thành phần được sản xuất từ sợi carbon truyền thống, một vật liệu rất phổ biến trong sản xuất máy bay."
Một khía cạnh chính của dự án là việc sử dụng các cặp song sinh kỹ thuật số. Tiến sĩ Zarzoso giải thích, "Chúng được gọi là cặp song sinh kỹ thuật số bởi vì chúng là các mô hình kỹ thuật số rất chính xác được cập nhật trong toàn bộ vòng đời, tái tạo bộ phận vật lý hoặc thành phần bên trong máy bay theo thời gian thực. Thông qua cảm biến nhúng của nó, bộ phận vật lý đó có thể giao tiếp trực tiếp với các kỹ sư trên mặt đất. Ví dụ: nếu bạn bị va chạm trong quá trình bay từ mưa đá, thông tin liên quan đến bất kỳ thiệt hại nào có thể xảy ra đối với bộ phận đó sẽ được cảm biến đó ghi lại và sau đó được gửi tự động đến bộ phận kỹ thuật số của nó. Sử dụng điều đó thông tin, các mô phỏng mà chúng tôi đang phát triển sẽ có thể phân tích rủi ro mà tác động tiềm ẩn có thể gây ra đối với tính toàn vẹn cấu trúc của bộ phận và xác định tuổi thọ còn lại của nó. "
Các cảm biến máy bay in 3D có thể giúp tiết kiệm chi phí theo một số cách. Chúng bao gồm các lần gián đoạn bảo trì chính xác hơn, gắn cờ các vấn đề trước khi chúng gây ra sự chậm trễ chuyến bay, cũng như việc kiểm tra và phân tích các bộ phận.
Dự án DOMMINIO (Phương pháp kỹ thuật số để sản xuất các bộ phận khung máy bay MultIfuNctIOnal thế hệ tiếp theo) đang phát triển một phương pháp kỹ thuật số mới để thiết kế, sản xuất và chứng nhận các bộ phận khung máy bay đa chức năng và thông minh. Nó kết thúc vào tháng 6 năm 2024.
