موتورهای هواپیما شگفتی مهندسی هستند که پرینت سه بعدی برای تولید قطعات آن به کمک مهندسین آمده است. گرفتن هواپیما با وزن 78 تن و 150 مسافر 7 مایل در هوا قدرت فوق العاده ای است. در حالی که ما در صندلی های خود می نشینیم و فیلم می بینیم ، موتورهای جت با سرعت کامل کار می کنند. هوا در کمپرسور موتور جت تا حدود 45 بار مکیده شده و فشرده می شود. وارد محفظه احتراق می شود و در آنجا با جریان مداوم سوخت تزریقی مخلوط می شود و می سوزد و انرژی لازم را به مایعات برای توربین می دهد. توربین این انرژی را استخراج می کند و آن را به کار مکانیکی تبدیل می کند تا فن را در مقابل کمپرسور حرکت دهد ، که این هواپیما را به جلو سوق می دهد.

بیش از 100 سال از اختراع هواپیما می گذرد و فناوری به طرز چشمگیری بهبود یافته است. هنوز راندمان تبدیل انرژی در موتورهای هواپیما تنها 40 درصد است. بقیه آن در گرما از بین می رود که برای اپراتورهای هواپیما و محیط زیست مشکل ساز است. کریستین بروک ، دستیار دکترا در هوانوردی در دانشگاه فنی برلین ، می گوید: این در حال تغییر است. هدف وی: “رسیدن به بهره وری از چرخه کلی به بیش از 50٪”.

کریستین بروک محقق TU برلین است که از این مدل تونل باد برای بهبود مصرف انرژی در هواپیماها استفاده می کند.

Brück بخشی از یک مرکز تحقیقاتی مشترک است که یک توربین گازی را اختراع کرده است که به جای تزریق مداوم ، از پالس سوخت استفاده می کند. این روش باعث افزایش فشار هم در کمپرسور و هم در محفظه احتراق می شود. در نتیجه ، کمپرسور کوچکتر و سبک تر است و مقدار قابل توجهی از سوخت نیز صرفه جویی می شود. اما یک روند نزولی وجود دارد: تزریق پالس باعث انسداد و انفجارهای دوره ای می شود و امواج شوک آنها بر سایر قسمتهای موتور تأثیر می گذارد. بروک می گوید ، “از طریق تحقیقات من می خواهم سیستمی ایجاد کنم که در برابر این اثرات دوره ای منفی مقاومت کند و ثبات را تضمین می کند.”
راه حل در اندازه غیر منتظره ای ارائه می شود. Brück محرک های کوچک اما بی نظیری را طراحی می کند که روی تیغه های کمپرسور می نشینند و در عمل ، جریان هوا را در سرعت بیش از 700 مایل در ساعت کنترل می کنند. محرک های Brück 3 اینچ هستند و دارای هندسه های پیچیده ای هستند: یک کانال جریان به طول 0.3 میلی متر با ظرافت منحنی ، ارتفاع آن را درون هر قسمت متناوب می کند.

محرک های پرینت سه بعدی Brück به تیغه های کمپرسور و هوای کانال ناشی از محفظه احتراق متصل می شوند.

بروک برای دستیابی به کنترل کامل هوا ، محرک ها را طراحی می کند ، که این امر تا حد زیادی می تواند ثبات کل سیستم را بهبود ببخشد. برای این کار ، او از یک پرینترسه بعدی SLA استفاده می کند. وی می گوید: “این امر كاملاً منطقی است كه بتواند طرحها را پرینت سه بعدی كند ، تأثیرات آنها را آزمایش كرده و با نگاه كردن به دادههای به دست آمده ، آنها را بهینه سازی كند. با این حال ، ما به پرینتری نیاز داشتیم که بتواند فضاهای توخالی و پیچیده را پرینت کند و اندازه آنها را در قسمت پرینت شده تغییر دهد.

سمت چپ: محرک تمام شده ای که روی تیغه ها می رود. سمت راست: بخشی که پرینت سه بعدی شده است.

منبع:

https://formlabs.com/blog/3d-printing-airplane-parts-to-improve-energy-consumption/