Do 3D tisku se v letectví investují miliony dolarů především z jednoho hlavního důvodu: každý ušetřený kilogram váhy letadla znamená velkou úsporu leteckého paliva. Podle studie odborníků z Northwestern University může 3D tisk snížit váhu až o 7 000 kg a každý ušetřený kilogram ročně uspoří přes 100 000 litrů pohonných hmot. První letadlo, které mělo na palubě součástku z 3D tiskárny, byl Airbus A350 v roce 2014. Od té doby se technologie posunula mílovými kroky a vytištěné díly dnes najdete nejen na palubě, ale i v motoru či hydraulice. Například společnost Boeing ve svých letadlech v roce 2021 využívala přes 100 tisíc tištěných dílů. V poslední době se 3D tisk probojoval také do vesmíru.
O 843 dílů méně díky 3D tiskárně
Letecký motor pomocí 3D tiskárny vyrábí například česká společnost GE Aviation Czech. Díky využití této aditivní technologie se firmě podařilo urychlit vývoj a zkrátit výrobu funkčního prototypu. Tisk nevyužívají pouze pro specifické díly, ale i v sériové výrobě. Jejich nejdůležitějším vývojovým programem je motor GE Catalyst, který obsahuje 12 dílů vyrobených technologií 3D tisku. „3D tisk nám pomohl významně zkrátit dobu vývoje motoru. Některé díly jsme nemuseli vyrábět tradičními konvenčními technologiemi, kde trvá měsíce pouze výroba přípravků. Toto čekání nám úplně odpadlo. Podařilo se nám snížit i náklady na výrobu. Motor ATP v sobě obsahuje 12 dílů, které jsou vyrobeny aditivní technologií. Těchto 12 dílů ale nahrazuje 855 dílů, které bychom jinak vyráběli tradičními technologiemi,“ říká Milan Šlapák, ředitel české divize GE Aviation. Aditivní technologie v leteckém průmyslu přináší především časovou úsporu společně s úsporou nákladů. Doba výroby klasickou cestou trvá až dvanáct měsíců, vytištěná součástka vznikne do několika dnů či týdnů. 3D tisk navíc oceňují i ekologové. Tiskárna při tvorbě dílů nezanechává téměř žádný odpad a letadla s vytištěnými součástkami šetří díky menší spotřebě paliva životní prostředí.
Velký benefit přináší 3D tisk v letectví i z hlediska poptávky. Nyní, po pandemii Covid-19, zažíváme vysoký nárůst komerční letecké dopravy. Poptávka naznačuje, že během příštích 20 let bude vyrobeno téměř 38 000 nových letadel. V důsledku toho výrobci zařízení, konstruktéři a dodavatelé hledají řešení pro rychlou a efektivní výrobu těchto letadel, s čímž si poradí právě 3D tisk. Aditivní výroba také přispěje k opravám stávajících letadel. V současnosti je běžné, že jsou letadla v provozu o desítky let déle, než bylo původně zamýšleno. Příklady letadel létajících 50 až 60 let nejsou neobvyklé. Problémem však je, že mnoho subdodavatelů, kteří vyráběli díly pro takové letadlo, už na trhu nepůsobí nebo originální náhradní díly nadále nevyrábí. Naštěstí jsou 3D tiskárny schopné vytvořit v podstatě jakoukoliv konstrukci a zastoupit zde roli dodavatele.
Rámeček:
Budoucnost výroby letadel je v 3D tisku: Šetří čas, počet součástek i životní prostředí.
Další vývoj záleží i na rozvoji licencí a certifikací
Vývoj 3D tisku jde vysokou rychlostí dopředu. Každý půlrok se zvětšuje plocha, kterou tiskárna dokáže zvládnout, tím se zvyšuje výkon paprsku a je možné tisknout více produktů najednou, což dříve nebylo možné. Díly se navíc mohou skládat z různých materiálů a existují tiskárny, které dokážou materiály kombinovat. Dalším milníkem je možnost využívat 3D tiskárny k opravám. Pomocí paprsku laseru lze vrátit atomy původního materiálu na místo zasažené mechanickým poškozením, a doplnit tak svůj původní tvar. Společnost Saab loni úspěšně otestovala, že 3D tisk lze využít pro opravy stíhaček Gripen v bojových podmínkách. Rozsáhlejší využití 3D tisku závisí však také na rozvoji licencí. Americká společnost strojních inženýrů (ASME) v roce 2021 vydala přes dvacet nových norem a další se připravují. Z hlediska certifikace je letectví extrémně náročné odvětví, certifikační autority sledují celý proces vývoje i testování pro splnění přísných bezpečnostních norem.
V Brně vytiskli první bezpilotní letoun
Vědci z Brna již mají za sebou zkušenost s bezpilotním letadlem, které vytvořili kompletně pomocí 3D tiskárny. Letoun má sloužit pro snímkování zemského povrchu. Za projektem stojí Martin Sladký, student fakulty strojního inženýrství VUT. Tisk letadla zabral 144 hodin a 44 minut čistého času, v běžném provozu tedy necelé dva týdny. Na vývoji letounu spolupracovalo VUT s českou firmou 3DLabPrint, která se zabývá vývojem 3D tištěných maket klasických letadel. Letoun označený jako VUT 714 FDM se skládá celkem z 22 dílů a váží 1 290 gramů, ale je možné ho ještě odlehčit. Petr Dvořák z Leteckého ústavu, který na projekt dohlížel, říká, že 3D tisk skvěle splňuje požadavky pro malosériovou leteckou výrobu a pro malé bezpilotní letouny má skvělý potenciál. 3D tisk v obdobném rozsahu u velkých dopravních letadel však zatím není reálný.
Nejen Letadla
Aditivní výroba rozhodně nekončí u leteckého průmyslu. Díly z 3D tiskáren už částečně využívá i kosmický průmysl, například v jednom z vozítek na Marsu je zabudovaných jedenáct vytištěných dílů.
Díky 3D tisku jsme zase o něco blíže i létání do kosmu.
NASA letos použila proces umělé inteligence s 3D tiskem k vývoji nové kovové slitiny, která dramaticky zlepšuje pevnost a odolnost leteckých součástí. NASA nazývá slitinu zesílenou oxidovou disperzí GRX-810 a udává, že materiál zvládne teploty přesahující 2000 stupňů Fahrenheita a vydrží tisíckrát déle než stávající nejmodernější slitiny. Slitina je tak určena pro letecké díly používané pro vysokoteplotní aplikace, jako jsou vnitřky leteckých a raketových motorů. Nové typy pevnějších a lehčích materiálů sehrají klíčovou roli v budoucnosti létání jak v atmosféře, tak ve vesmíru.
