AM-Additive Manufacturing اعلیٰ حجم والے ایرو اسپیس پروڈکشن کی پیشکش کرتا ہے جو کہ اعلیٰ پیچیدگی والے اجزا کی پیداوار ہے بصورت دیگر مینوفیکچرنگ کی روایتی تکنیکوں کے ساتھ ممکن نہیں۔ اگرچہ بڑی ایرو اسپیس کمپنیوں اور بہت سے اسٹارٹ اپس میں بہت سی مثالیں موجود ہیں، L-PBF سلیکٹیو لیزر میٹل فیوژن 3D پرنٹنگ اس وقت سب سے زیادہ غالب عمل ہے، اس کے بعد DED (بشمول LW-DED اور LP-DED)۔
ایرو اسپیس ایپلی کیشنز کے لئے عام AM اللویس
ایرو اسپیس اضافی مینوفیکچرنگ کی ضروریات کے لیے دھاتوں کے انتخاب میں ایلومینیم کے مرکب، سٹینلیس سٹیل، ٹائٹینیم مرکب، نکل- اور لوہے پر مبنی سپر ایلوائیز، تانبے کے مرکب، اور ریفریکٹری مرکبات شامل کرنے کے لیے توسیع کی گئی ہے۔
ان میں سے کچھ مرکب دھاتوں کی جڑیں روایتی مشینی طریقوں سے تلاش کی جاسکتی ہیں اور ایرو اسپیس کے اجزاء میں استعمال ہوتے رہتے ہیں۔ نئے اور موجودہ مرکب مسلسل تیار کیے جا رہے ہیں، لہذا مرکب کی موجودہ فہرست مکمل نہیں ہے.
مزید برآں، بہت سے موجودہ مرکب صرف ترقی کے مرحلے تک پہنچ چکے ہیں اور ہو سکتا ہے کہ مخصوص اضافی مینوفیکچرنگ کے عمل کا استعمال کرتے ہوئے ایرو اسپیس ایپلی کیشنز کے لیے مکمل طور پر اہل نہ ہوں، جہاں L-PBF، LP-DED، اور AW-DED سب سے زیادہ زیر مطالعہ علاقے ہیں۔
استعمال ہونے والے اضافی مینوفیکچرنگ کے عمل پر منحصر ہے، فیڈ اسٹاک پہلے سے ملاوٹ شدہ پاؤڈر (عام طور پر گیس ایٹمائزیشن کے ذریعہ تیار کیا جاتا ہے)، تار، شیٹ، یا ٹھوس راڈ سے مختلف ہوتا ہے۔ جبکہ دستیاب مرکب دھاتوں کی تعداد wrought alloys کے مقابلے میں محدود ہے، لیکن اب بھی بہت سے عام اور معروف اعلی درجہ حرارت اور مشہور ایرو اسپیس مرکبات دستیاب ہیں، اس انتباہ کے ساتھ کہ پختگی کی سطح مختلف ہوتی ہے۔
نکل پر مبنی سپر ایلوائس
Nickel-based superalloys AM-Additive مینوفیکچرنگ پلیٹ فارمز پر بڑے پیمانے پر مقبول ہیں، اور Inconel 625 اور Inconel 718 بہت سی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتے ہیں۔ نکل- اور لوہے پر مبنی سپر ایللویز کو اعلی درجہ حرارت اور دباؤ میں ان کی بہترین میکانی خصوصیات کے لیے منتخب کیا گیا تھا، اور اکثر سخت ماحول (سنکنرن اور آکسیکرن مزاحمت) میں استعمال ہوتے ہیں۔
آئرن پر مبنی سپر الائیز جیسے A-286، JBK-75، اور NASA HR-1 عام طور پر ہائی پریشر ہائیڈروجن ایپلی کیشنز جیسے راکٹ انجنوں میں استعمال ہوتے ہیں تاکہ ہائیڈروجن ماحولیاتی آلودگی سے وابستہ خطرات کو کم کیا جا سکے۔ (HEE)۔ اس کے علاوہ، ان سپراللویز میں رینگنے کی مزاحمت زیادہ ہوتی ہے۔ ان خصوصیات کا مجموعہ جدید ہوائی جہاز کے انجنوں کی کارکردگی کو نمایاں طور پر بڑھانے میں مدد کرتا ہے۔
ہائی پریشر گیس ٹربائن انجنوں میں بہت سے اجزاء کی تیاری میں Superalloys کلیدی دھاتیں ہیں، بشمول کمبسٹر، ٹربائن، کیسنگ، ڈسکس اور بلیڈ۔
دیگر اعلی اور کم درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز میں مائع راکٹ انجن، ٹربومشینری، انجیکٹر، اگنیٹر، اور مینی فولڈز کے لیے والوز شامل ہیں۔ فی الحال، وزن کے لحاظ سے 50 فیصد سے زیادہ جدید طیارے کے انجن نکل پر مبنی سپر ایلوائیز پر مشتمل ہیں۔
ٹائٹینیم کھوٹ
طاقت سے وزن کا تناسب ایک اور کلیدی میٹرک ہے، یہی وجہ ہے کہ ٹائٹینیم کے مرکب کام آتے ہیں۔ ٹائٹینیم مرکبات ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں انتہائی مربوط ہیں - بہترین سنکنرن مزاحمت اور معتدل درجہ حرارت کے استعمال کی پیشکش کرتے ہیں - اور اضافی مینوفیکچرنگ میں شدید دلچسپی کا موضوع رہے ہیں۔
خاص طور پر، Ti-6Al-4V لینڈنگ گیئر، بیئرنگ فریم، گھومنے والی مشینری، کمپریسر ڈسک اور بلیڈ، کرائیوجینک پروپیلنٹ ٹینک، اور بہت سے دیگر ایرو اسپیس اجزاء کے لیے ایک عام مرکب ہے۔ Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti6242) کمپریسر بلیڈ اور گھومنے والی مشینری میں استعمال ہوتا ہے، جبکہ ٹائٹینیم ایلومینائیڈ (-TiAl) ٹربائن بلیڈ میں فعال طور پر استعمال ہوتا ہے۔ .
ایلومینیم مصر
اگرچہ ٹائٹینیم کے مرکب سے کمزور، ایلومینیم کے مرکب میں طاقت سے وزن کا تناسب اچھا ہے اور یہ ایک عام (اور اچھی طرح سے قائم) ایرو اسپیس مواد کا انتخاب ہے۔ 3D سائنس ویلی کے مطابق، ایلومینیم کے مرکب مرکبات جو اضافی طور پر تیار کردہ پرزوں کی تیاری میں استعمال ہوتے ہیں ان میں 1xxx، 2xxx، 4xxx، 6xxx، اور 7xxx سیریز شامل ہیں جو مرکب عناصر پر مبنی ہیں، جن میں سے بہت سے سالڈ سٹیٹ ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ کے عمل کو استعمال کرتے ہوئے تیار کیے جاتے ہیں اور استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ AFS-D اور UAM عمل میں.
ایلومینیم مرکبات پاؤڈر بیڈ پگھلی ہوئی دھات 3D پرنٹنگ عمل-PBF اور ڈائریکٹ انرجی ڈپوزیشن میٹل 3D پرنٹنگ-DED پگھلنے کے عمل کے ذریعے کریکنگ کو کم کرنے کے لیے تیار کیے گئے ہیں، بشمول AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy, وغیرہ تاہم، ایلومینیم کے مرکب میں ان کی خراب اعلی درجہ حرارت کی کارکردگی، ویلڈ کی مرمت کے مسائل، اور عام طور پر کمزور کشیدگی کے خلاف مزاحمت، سنکنرن کریکنگ، اور دیگر چیلنجوں کی وجہ سے کئی خرابیاں بھی ہیں۔
سٹینلیس سٹیل
ٹائٹینیم یا سپر ایلوائیز کے مقابلے میں، سٹینلیس سٹیل میں طاقت سے وزن کا اچھا تناسب، اعلی درجہ حرارت کی مزاحمت اور کم قیمت ہوتی ہے، اس لیے یہ ہوائی جہاز اور خلائی جہاز کے اجزاء میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ سٹینلیس سٹیل اعلی سنکنرن مزاحمت، آکسیکرن مزاحمت، اور صحیح ماحول میں مزاحمت پہنتا ہے۔
سٹینلیس سٹیل انجن اور ایگزاسٹ سسٹمز، ہائیڈرولک پرزوں، ہیٹ ایکسچینجرز، لینڈنگ گیئر سسٹمز اور ساختی جوڑوں میں استعمال ہوتا ہے۔ اسٹیل ایرو اسپیس کے اجزاء جیسے قلابے، فاسٹنرز، لینڈنگ گیئر، اور ہوائی جہاز کے دیگر اجزاء میں بھی استعمال ہوتا ہے۔ AM کے ساتھ مختلف قسم کے سٹینلیس اور خاص اسٹیل عام طور پر استعمال کیے جاتے ہیں، بشمول austenitic (یعنی 316L) اور ورن کی سختی (PH)۔ تاہم، ان فوائد کے باوجود، سٹیل نسبتاً گھنا ہے، اس لیے اس کا استعمال نظام کے بڑے پیمانے کو کم کرنے تک محدود ہے۔ اسٹیل اضافی مینوفیکچرنگ کے لیے مقبول نہیں ہے کیونکہ کچھ مرکبات کریکنگ کا شکار ہوتے ہیں، اور یہ روایتی تکنیکوں سے آسانی سے بن سکتا ہے اور اکثر کم پیچیدہ اسمبلیوں میں استعمال ہوتا ہے۔
یہ مرکب اصل میں انتہائی درجہ حرارت پر مکینیکل خصوصیات (مثلاً رینگنے کی مزاحمت، تناؤ کی طاقت، مائیکرو اسٹرکچرل سالمیت) کو بہتر بنانے کے لیے تیار کیا گیا تھا۔ مرکب دھاتی اجزاء میں گیس ٹربائن، راکٹ انجن، ایٹمی ری ایکٹر، اور دیگر اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز میں وعدہ ظاہر کرتا ہے۔ تاہم، اس طرح کے مرکب بنانے کے لیے روایتی مکینیکل مرکب سازی کے عمل انتہائی ناکارہ، وقت طلب اور مہنگے ہوتے ہیں، اور 3D پرنٹنگ ایسے مرکب کو حاصل کرنے کے لیے ایک شارٹ کٹ کھول دیتی ہے۔
NASA کے ODS-MEA مواد کو منتخب لیزر پگھلانے والی L-PBF میٹل 3D پرنٹنگ ٹیکنالوجی کے ذریعے پروسیس کیا جاتا ہے۔ کھوٹ کو پیچیدہ جیومیٹریوں میں گھڑا جا سکتا ہے اور یہ تناؤ کے کریکنگ اور ڈینڈریٹک علیحدگی کے خلاف مزاحم ہے۔
NASA کے عمل کو 1100 ڈگری پر 10 گنا بہتر کریپ رچر لائف کے ساتھ اجزاء بنانے اور موجودہ 3D پرنٹ شدہ حصوں سے 30 فیصد زیادہ مضبوط دکھایا گیا ہے۔ نئے ODS-MEA الائے ایسے ایپلی کیشنز کو تلاش کرسکتے ہیں جہاں ODS مرکبات فی الحال استعمال ہوتے ہیں (مثال کے طور پر، انتہائی تھرمل ماحول میں شامل ہیں)، بشمول پاور جنریشن، پروپلشن (راکٹ، جیٹ انجن وغیرہ)، جوہری توانائی کی ایپلی کیشنز، اور کان کنی اور سیمنٹ۔ پیداواری صنعتوں میں سازوسامان، گیس ٹربائن کے اجزاء (انٹیک ہوا کے درجہ حرارت میں اضافہ کارکردگی کو بڑھاتا ہے)، اور بہت کچھ۔
کوبالٹ پر مبنی سپر الائیز، تانبے کے مرکب
اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز کے لئے جہاں اعلی تھرمل چالکتا کی ضرورت نہیں ہے، کوبالٹ پر مبنی مرکبات (بشمول CoCr اور سٹیلائٹ) استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ تاہم، جب تھرمل چالکتا ایک ترجیح ہے، تانبے کے مرکب سامنے آتے ہیں. ان کی اعلی تھرمل چالکتا قدرتی طور پر ہیٹ ایکسچینجرز کے لیے موزوں ہے۔ راکٹ ایپلی کیشنز کے لیے، تھرسٹ چیمبر اسمبلی کے اندر سب سے زیادہ گرمی کا بہاؤ ہوتا ہے، لہذا یہ وہ علاقہ ہے جو زیادہ دباؤ کا تجربہ کرتا ہے۔ بدلے میں، ان ماحول میں استعمال ہونے والے تانبے کے مرکب کو اعلی طاقت اور اعلی تھرمل چالکتا کی ضرورت ہوتی ہے (جبکہ انتخاب کے پروپیلنٹ کے ساتھ مواد کی مطابقت کی ضروریات کو پورا کرتے ہیں)۔
اچھی طرح سے قائم عام AM-AM تانبے کے مرکب میں GRCop-42، GRCop-84، C18150 (Cu-Cr-Zr)، C18200 (Cu-Cr)، اور GlidCop شامل ہیں۔
دوسرے
اضافی مینوفیکچرنگ اپنی مرضی کے مطابق bimetallic اور multimetallic دھاتیں بنا سکتی ہے۔ تھرمل یا ساختی خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے مواد کو ڈیزائن میں احتیاط سے شامل کیا جا سکتا ہے۔ مصنوعات کو سٹرکچرل جیکٹس، فلینجز، باسز، یا دیگر خصوصیات کے ساتھ بنایا جا سکتا ہے تاکہ پورے سب سسٹم کے وزن کو بہتر بنایا جا سکے۔ ان میں مجرد دھات کی منتقلی یا فعال طور پر درجہ بندی شدہ مواد (FGMs) شامل ہو سکتے ہیں۔
دیگر دھاتی مرکبات جو ایرو اسپیس ایپلی کیشنز میں استعمال کیے جاسکتے ہیں ان میں ریفریکٹری دھاتیں جیسے نیبیم، ٹینٹلم، مولیبڈینم، رینیم، اور ٹنگسٹن اور ان کے مرکب شامل ہیں۔ Niobium-based C-103 ایپلی کیشنز میں عام ہے جیسے کہ ریڈی ایٹو کولنگ نوزلز، اسپیس ری ایکشن کنٹرول سسٹم، اور ہائپرسونک ونگز کے لیڈنگ کنارے۔
دیگر niobium-based alloys (WC3009, C129Y, Cb752, FS-85) ہوائی جہاز کے تھرمل تحفظ کے نظام اور خلائی ری ایکٹر کے بنیادی ڈھانچے میں استعمال ہوتے ہیں۔
ٹینٹلم پر مبنی مرکبات (Ta10W, Ta111, Ta122) عام طور پر سنکنرن ہائی پریشر اور انتہائی اعلی درجہ حرارت والے ماحول میں استعمال ہوتے ہیں۔
مولبڈینم پر مبنی ریفریکٹریز انتہائی اعلی درجہ حرارت کی ایپلی کیشنز میں استعمال ہوتی ہیں جیسے الکلی میٹل ہیٹ پائپ اور نیوکلیئر تھرمل پروپلشن فیول عناصر۔ بھاری پر مبنی مرکب مرکبات اضافی مینوفیکچرنگ کے لیے بہت کم تیار کیے گئے ہیں لیکن خود آگ لگانے والے کمبسٹرز اور سنگل کرسٹل ٹربائن بلیڈ میں ممکنہ استعمال ہوتے ہیں۔