Uvádí se, že každý ušetřený kilogram hmotnosti letadla znamená za jediný rok úsporu až 117 tisíc litrů leteckého paliva. I proto právě v letectví nachází široké uplatnění aditivní výroba.

Letecký a obranný průmysl (v angličtině aerospace & defense) tvoří největší díl koláče celosvětových příjmů z technologií aditivní výroby ve výši až 2,9 miliardy amerických dolarů. Odvětví, ve kterém je vyráběna spousta tvarově složitých dílů v relativně nízkých počtech a menších sériích, nabízí ideální podmínky pro uplatnění technologií, jež jsou pro některé další obory ještě příliš drahé nebo komplikované.

Saab úspěšně otestoval použití tištěných prvků kapotáže letounu Gripen v nouzových podmínkách. Díl vyrobený z nylonu PA2200 demonstruje možnost využití 3D tisku pro rychlé opravy bojem poškozených letounů. Foto: Saab

Aditivní výroba přináší mnohé benefity, pokud jde o zjednodušování konstrukčních sestav, odlehčování dílů či úsporu materiálů prostřednictvím tvarové optimalizace. I proto má velkou podporu ze strany americké vlády prostřednictvím jejího ministerstva obrany nebo výzkumných organizací či NASA.

Tištěné prvky obsahuje kompresorová skříň letadlového motoru UltraFan od Rolls-Royce, jehož návrh od švédské společnosti GKN Aerospace je pečlivě optimalizován přes počítačové simulace, ve kterých se ladí jeho výkon, aerodynamika nebo akustika. Foto: GKN Aerospace

Tlak na inovace vyplývá z potřeb zlepšování zbrojních systémů, jako jsou například bezpilotní letouny, ale také z komerční sféry, včetně soukromých vesmírných misí, do nichž v posledních letech investuje mnoho subjektů. Například společnost Boeing uvedla, že ve svých letadlech v roce 2021 využívala již více než 100 tisíc tištěných dílů, byť jde primárně o nekovové komponenty.

Kompletně vyrobená robotickým navařováním metodou DED je dvoustupňová raketa Terran R od firmy Relativity Space, dlouhá cca 65 metrů, která má být opětovně použitelná pro vynášení až 20tunového nákladu na nízkou oběžnou dráhu Země (LEO). Foto: Relativity Space

Rozsáhlejší využití 3D tisku v letectví je striktně vázáno na rozvoj standardizace. Americká společnost strojních inženýrů (ASME) vloni vydala více než dvě desítky nových norem pro praktické využívání a řada dalších se připravuje. Speciálně zřízená komise spadající pod skupinu zaměřenou na tvorbu norem pro strojírenství, se zaměřuje na stanovení potřebných definic, pravidel a návodů pro navrhování, pracovní postupy, dokumentaci a zajištění shody s platnými kritérii při využití aditivní výroby v letectví.

Laboratoř proudového pohonu NASA JPL ve spolupráci s firmou Fabrisonic využila ultrazvukové metody aditivní výroby UAM k výrobě inovovaných tepelných výměníků pro raketoplány. Díky použití 3D tisku byla jejich sestava zásadně zredukována, čímž bylo dosaženo bezpečnějších dílů bez zbytečných komponent a spojů. Foto: NASA

V praxi se díky tomu lze setkat s využitím 3D tisku už i pro kritické komponenty – například společnost GE nedávno získala povolení pro používání aditivně vyráběného krytu kalového čerpadla pro motor F110 používaný v nadzvukových stíhačkách, který jako první díl vyráběný 3D tiskem z kovu získal schválení od amerického ministerstva obrany pro běžné použití.

3D tisk kompozitů s kontinuálním uhlíkovým vláknem metodou CF3D testuje Lockheed Martin při výrobě konstrukčních prvků křídla pro letoun LCAA. Cílem projektu WiSDM je najít způsoby zrychlení výroby a snížení výrobních nákladů.

Další informace o aktuálních trendech ve využívání 3D tisku v letectví najdete mj. v publikaci AM Aerospace Year in Review 2020-2021.

Obrázek v úvodu: Relativity Space