Giá đỡ Cánh tà Krueger cổ ngỗng – Giá đỡ truyền động

Tối ưu hóa linh kiện tại ASCO Industries trong quá trình thực hiện Dự án AFLoNext

Giá đỡ cổ ngỗng trước đây

Cánh tà Krueger (Flaps Krueger) là một thiết bị được sử dụng trong ngành hàng không được thiết kế để cải thiện lực nâng và khả năng kiểm soát của máy bay trong quá trình cất cánh và hạ cánh. Nó được coi là một giải pháp thay thế khả thi cho cánh tà trước (slats on the leading edge) của máy bay với cánh gồm nhiều tầng trong tương lai. Giá đỡ cổ ngỗng là một thành phần cấu trúc của cơ cấu dẫn động cánh tà Krueger do ASCO thiết kế trong phạm vi dự án AFLoNext.

Giá đỡ có chức năng như một bản lề giữa cánh tà Krueger và mép trước cánh cố định. Hình dạng thanh tao của nó là kết quả của các yêu cầu phân bổ không gian nghiêm ngặt và diện tích chịu tải cao. Ban đầu được thiết kế để gia công bởi ASCO, phiên bản gia công của giá đỡ được làm bằng thép cường độ cao, có khả năng chống ăn mòn và trọng lượng nặng 2005g. Tuy nhiên, với quy trình sản xuất phức tạp và tỷ lệ buy-to-fly kém, bộ phận này đã trở thành mục tiêu cần phải được tối ưu hóa.

Tỷ lệ buy-to fly: tỷ lệ khối lượng của phôi vật liệu ban đầu so với khối lượng của phần hoàn thiện cuối cùng.

Đổi mới với công nghệ in 3D kim loại SLM

Hợp tác để tối ưu

Trong dự án tối ưu hóa này, ASCO và SLM Solutions đã chọn phương pháp hợp tác để tạo ra được thiết kế mới tốt nhất cho Giá đỡ cổ ngỗng. Các kỹ sư ứng dụng SLM® đã tham gia vào việc xem xét các bước thiết kế khác nhau để đảm bảo khả năng sản xuất.

Công nghệ laser kép giúp giảm thời gian in từ 82 giờ xuống còn 48 giờ. Không chỉ vậy, SLM Solutions còn thành công trong việc thiết lập một quy trình xử lý ứng suất và truyền nhiệt của các bộ phận titan lớn.

Thiết kế lại giá đỡ cổ ngỗng

Một ưu điểm của phương pháp sản xuất in 3D đó là nó cho phép các người dùng tạo ra những sản phẩm có thiết kế với cấu trúc liên kết dạng lưới. Với cấu trúc đặc biệt này, thành phẩm có thể được tối ưu hóa về cả trọng lượng lẫn hiệu suất đáng kể so với các bộ phận được thiết kế để gia công theo phương pháp truyền thống. Tận dụng ưu thế của công nghệ, các kỹ sư đã tiến hành thiết kế lại giá đỡ cổ ngỗng để có thể đạt được mục tiêu dự án.

Mục tiêu của việc tối ưu hóa là giảm thiểu trọng lượng đồng thời đạt được độ bền cần thiết để chịu được tải trọng khí động học được xác định trong dự án AFLoNext. Hơn nữa, bộ phận đã được tích hợp thêm hai bộ phận bổ sung. Trọng lượng linh kiện lắp ráp trước đó là 2050g, sau khi được thiết kế lại để sản xuất bằng công nghệ in 3D, trọng lượng được giảm xuống còn 1416g, giúp tiết kiệm 31% trọng lượng đồng thời giảm tổng thời gian lắp ráp.

Cải thiện tỷ lệ buy-to-fly

Tỷ lệ buy-to-fly của phiên bản được sản xuất theo phương pháp truyền thống là khoảng 17. Trong khi đó, công nghệ in 3D kim loại đã giảm tỷ lệ này xuống chỉ còn 1,5. Tỷ lệ này chủ yếu là do phần vật liệu được sử dụng để làm cấu trúc hỗ trợ cho bộ phận chính và một lượng nhỏ vật liệu được thiết kế dư ra nhằm phục vụ cho giai đoạn gia công xử lý hậu kỳ của sản phẩm ở các vùng lắp ghép nhằm đạt được dung sai chặt chẽ.       

Giảm thời gian gia công

Thời gian gia công ra sản phẩm hoàn thiện từ một khối kim loại là khoảng 4,5 giờ. Tuy nhiên, đối với việc sản xuất bằng công nghệ in 3D kim loại SLM, bộ phận chỉ cần được gia công ở một số bề mặt được đánh dấu màu đỏ trong các bước xử lý hậu kỳ sau khi quá trình in hoàn thành.

Tổng kết lại

Công nghệ in 3D đã 

      - Tiết kiệm 31% trọng lượng đồng thời giảm tổng thời gian lắp ráp.

      - Tích hợp ba phần thành một bộ phận lắp ráp đơn giản

      - Tỷ lệ buy-to-fly giảm từ 17 xuống 1,5

      - Giảm đáng kể thời gian gia công

      - Giảm 42% thời gian in khi sử dụng SLM®280 Twin, so với máy laser đơn