Airbus, titanyum 3D baskıyla uçak üretiminde yeni bir dönemin kapısını aralıyor

2010'lardan beri 3D yazıcılar ile uçak parçaları üreten ve bunları prototip modellerde test eden Airbus, artık bir sonraki adımı atmaya hazır görünüyor. Şirket, titanyum kullanarak büyük ve yapısal uçak parçalarının üretimini mümkün kılan yeni bir 3D baskı tekniğini fabrikalarına entegre etmeye hazırlanıyor.

“Wire-Directed Energy Deposition” (w-DED) adı verilen bu yöntem, metal tozu yerine titanyum tel kullanarak parça üretimi yapılmasını sağlıyor. Airbus’a göre bu yaklaşım, geleneksel üretim yöntemlerine kıyasla çok daha az malzeme israfı yaratırken, büyük boyutlu yapısal parçaların seri üretiminin de önünü açıyor.

w-DED Teknolojisi Nasıl Çalışıyor?

Ortaya çıkan parça, nihai şekline oldukça yakın bir formda üretiliyor. Havacılıkta “near net shape” olarak adlandırılan bu yaklaşım sayesinde, sonrasında yapılması gereken talaşlı imalat işlemleri minimuma indiriliyor. Bu da hem üretim süresini kısaltıyor hem de malzeme kaybını ciddi ölçüde azaltıyor.

Bu teknolojinin sunduğu belki de en önemli yenilik, “DED için tasarım” yaklaşımı. Daha önce mühendisler, üretim kısıtları nedeniyle karmaşık bir yapıyı birden fazla parçaya bölüp sonradan birleştirmek zorundaydı. w-DED sayesinde bu parçalar tek bir bütün olarak, daha optimize bir formda üretilebiliyor. Bu da parça sayısını azaltıyor, montaj süreçlerini basitleştiriyor, tedarik zincirini kısaltıyor ve geleceğin uçak tasarımları için çok daha özgür bir mühendislik alanı yaratıyor.

Büyük Parçalar İçin 3D Baskının Önü Açılıyor

Metal 3D baskı teknolojileri havacılık sektöründe yaklaşık on yıldır kullanılıyor olsa da bugüne kadar yaygın olarak kullanılan “toz yataklı” sistemler genellikle küçük parçalarla sınırlıydı. Çoğu sistem, yaklaşık 60 santimetreden büyük bileşenlerin üretimine uygun değildi. w-DED ise bu sınırı ortadan kaldırıyor.

Airbus’ın verdiği bilgilere göre yeni yöntemle, yedi metreye kadar uzanan büyük titanyum parçaların üretimi mümkün hâle geliyor. Üstelik üretim hızı da ciddi ölçüde artıyor. Toz bazlı sistemlerde saat başına yüzlerce gram üretim yapılabilirken, w-DED ile bu miktar saatlik birkaç kilograma kadar çıkabiliyor. Bu sıçrama, 3D baskının yalnızca prototip ya da özel parçalar için değil, yüksek hacimli endüstriyel üretim için de gerçekçi bir seçenek hâline gelmesini sağlıyor.

Airbus’ın bu teknolojiye odaklanmasının en önemli nedenlerinden biri titanyumun doğası. Titanyum; hafifliği, yüksek dayanımı ve karbon fiber kompozitlerle uyumu sayesinde modern uçaklarda kritik bir malzeme. Ancak aynı zamanda pahalı ve işlenmesi zor bir hammadde. Geleneksel dövme ve işleme yöntemlerinde, “buy-to-fly” oranı oldukça yüksek. Yani satın alınan titanyumun yüzde 80 ila 95’i, uçakta kullanılmadan talaş olarak geri dönüştürülmek zorunda kalıyor. w-DED yönteminde ise parça, neredeyse son şekline yakın biçimde üretildiği için bu israf büyük ölçüde daha en baştan önlenmiş oluyor.

Geleneksel dövme yöntemleri, büyük ve karmaşık kalıpların üretilmesini gerektiriyor. Bu kalıpların hazırlanması iki yıla kadar sürebiliyor ve ciddi bir başlangıç yatırımı gerektiriyor. 3D baskıda ise parçanın şekli tamamen yazılım üzerinden tanımlanıyor. Bu da üretim öncesi hazırlık süresini haftalar seviyesine indiriyor. Bu esneklik, özellikle yeni uçak programlarının erken aşamalarında büyük avantaj sağlayabilir. Tasarımlar hâlâ optimize edilirken, parçaların hızla revize edilip yeniden üretilebilmesi, ilk geliştirme uçaklarının zamanında ortaya çıkmasını kolaylaştırıyor.

Ayrıca Bkz.Hipersonik füzelerde eşik aşılıyor: Döner patlamalı ramjet sahneye çıktı

A350’de İlk Somut Uygulama

Yetkililere göre bu parçalar, yerini aldıkları geleneksel dövme bileşenlerle işlevsel ve geometrik olarak tamamen aynı. Ancak buna karşın, üretim maliyetlerinde şimdiden somut tasarruflar sağlanmış durumda. Airbus’ın bir sonraki hedefi ise bu teknolojiyi zamanla daha kritik sistemlere, hatta kanatlar ve iniş takımları gibi bileşenlere taşımak. Airbus ve iş ortakları şu anda w-DED teknolojisini daha kritik uygulamalara taşımak için yoğun bir test süreci yürütüyor. Plazma, ark kaynağı, lazer ve elektron demeti gibi farklı enerji kaynakları denenirken; üretimin dışarıdan mı tedarik edileceği yoksa şirket içinde mi yapılacağı da eş zamanlı olarak değerlendiriliyor. Airbus bünyesinde grup seviyesinde yürütülen bu çalışmaların, uzun vadede şirket genelinde standart bir üretim yöntemi hâline gelmesi hedefleniyor.

Kısacası Airbus’ın attığı bu adım, yalnızca bir üretim tekniği değişikliğinden ibaret değil. Titanyum 3D baskı, uçakların nasıl tasarlanacağı, üretileceği ve maliyetlendirileceği konusunda tüm sektörü etkileyecek bir dönüşümün kapısını aralayabilir.