デロイトの 2019 年世界航空宇宙・防衛産業見通しで指摘されているように、航空宇宙・防衛産業が成長を続けるにつれて、生産需要も成長し続けるでしょう。 また、航空宇宙および防衛用途向けに設計する場合、材料の選択が重要です。 地上から離れたコンポーネントの場合、コンポーネントの数と重量を減らすことが重要です。 これらの分野では、体重が 1 グラム減るごとに大きなメリットがもたらされます。
チタンは融点が1600度を超える非常に高く、代表的な難削材でもあり、これが他の金属に比べて価格が高くなる主な理由です。 Ti6Al4Vは現在最も多く使用されているチタン合金材料です。 軽量なだけでなく、高い強度と高温耐性も備えています。 これらの特徴により、航空宇宙分野で非常に人気があります。 一般的な用途には、エンジン ファンやコンプレッサーの低温セクションで使用されるブレード、ディスク、ケーシング、その他の部品が含まれ、動作温度範囲は 400-500 度です。 機体や宇宙カプセルの部品、ロケット エンジン ケース、ヘリコプターのローター ハブなどの製造にも使用されます。ただし、チタンはその高温性と耐食性にもかかわらず、電気伝導性が悪く、電気用途には適していません。 チタン合金は、アルミニウムなどの他の軽量金属と比較して高価でもあります。
積層造形技術の使用は、加工コストと原材料の無駄の削減に役立ち、大きな経済的利点があります。 チタンベースの合金は、積層造形研究にとって最も体系的で成熟した合金システムでもあります。 積層造形されたチタン合金部品は、航空宇宙分野で耐荷重構造として応用されています。 3Dプリンティング技術参考調査によると、米国エアロメット社はボーイングF/A-18E/Fキャリアベースジョイント向けにチタン合金二次耐力構造試験片を小ロットで試作開始した。 2001 年に戦闘機/攻撃機に採用され、2002 年に LMD チタン合金の実現を先導しました。F/A{10}} 検証機に耐荷重二次構造部品を適用しました。 北京航空航天大学は、チタン合金のレーザー積層造形という主要技術を突破しました。 合金の総合的な機械的特性は、鍛造品よりも大幅に優れています。 ノースウェスタン工科大学は、レーザー積層造形技術を使用して、中国民間航空機公司向けのサイズ 3000mm×350mm×450mm、質量 196kg の C919 航空機の中央翼リブの上端と下端のストリップを製造しました。
アルミニウム積層造形と航空宇宙産業
アルミニウムベースの合金は、低密度、高比強度、強力な耐食性、優れた成形性、良好な物理的および機械的特性を備えており、業界で最も広く使用されている非鉄金属構造材料です。 レーザー積層造形においては、アルミニウム系材料が代表的な難加工材料であり、その特殊な物性（低密度、低いレーザー吸収率、高い熱伝導率、容易な酸化など）によって決まります。 積層造形成形プロセスの観点から見ると、アルミニウム合金の密度が小さく、粉末の流動性が比較的悪く、SLM 成形粉末床上での配置の均一性が劣ったり、LMD プロセスでの粉末輸送の連続性が劣ったりするため、 、レーザー積層造形装置の粉末散布/粉末供給システムの精度と精度は高いです。
現在積層造形に使用されているアルミニウム合金は主にAl-Si合金であり、その中でも流動性の良いAlSi10MgやAlSi12が盛んに研究されています。 しかし、Al-Si合金鋳造アルミニウム合金は、その材質の特性上、最適化されたレーザー積層造形プロセスで製造されても、引張強度が400MPaを超えることが難しく、航空宇宙分野などでの使用性能が制限されます。 高耐荷重部材に使用します。
近年、より高い機械的特性を得るために、国内外の多くの企業や大学で研究開発が加速しており、積層造形専用の高強度アルミニウム合金が多数市場に投入されています。 エアバスは、航空用アルミニウム合金部品の積層造形ニーズに応え、積層造形専用の世界初の高強度アルミニウム合金粉末材料「スカルマロイ」を開発した。 室温での引張強さは520MPaです。 これは、A320 航空機の客室構造部品の積層造形に適用されています。 米国のヒューズ研究所（HRL）が開発した高強度7A77.60Lアルミニウム合金の強度は600Mpaを超え、積層造形に使用できる初の同等の鍛造高強度アルミニウム合金となった。 NASA マーシャル宇宙飛行センターが使用を開始 この材料は大規模な航空宇宙部品の製造に使用されます。 3Dプリンティング技術資料はまた、国内のCRRC産業研究所が設計・開発した新しい3Dプリンティング特殊高強度アルミニウム合金がエアバスの特許制限を突破したと報告した。 安定性は 560MPa を超え、エアバス社の Scalmalloy® アルミニウム合金粉末の印刷性能よりも大幅に優れています。 国内の鉄道輸送機器や航空宇宙などのハイエンド製造部品の 3D プリンティングのニーズを満たすことができます。 材料製造用途。
