F-35 thử nghiệm vỏ động cơ in 3D kích thước thật từ năm 2028

F-35 thử nghiệm vỏ động cơ in 3D kích thước thật từ năm 2028

F-35 thử nghiệm vỏ động cơ in 3D quy mô lớn

Pratt & Whitney và GKN Aerospace đang triển khai chương trình chế tạo vỏ động cơ kim loại bằng công nghệ in 3D cho động cơ phản lực F135, loại động cơ đang trang bị trên tiêm kích F-35 Lightning II. Dự án đặt mục tiêu hoàn thành nguyên mẫu kích thước thật vào năm 2027 và hoàn tất quá trình thẩm định, chứng nhận trong năm 2028.

Khác với nhiều ứng dụng in 3D trước đây chỉ tập trung vào các chi tiết nhỏ hoặc linh kiện phụ trợ, chương trình lần này hướng đến một bộ phận kết cấu chịu lực của động cơ. Đây là linh kiện phải hoạt động trong điều kiện nhiệt độ rất cao, áp suất lớn và tải trọng cơ học liên tục, đồng thời vẫn bảo đảm độ chính xác về kích thước để tương thích hoàn toàn với các động cơ F135 đang khai thác.

Điểm đáng chú ý là các kỹ sư không thay đổi thiết kế động cơ. Mục tiêu của dự án là chứng minh công nghệ sản xuất bồi đắp có thể tạo ra một linh kiện có tính năng tương đương sản phẩm chế tạo bằng phương pháp rèn và gia công truyền thống, đồng thời đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn chứng nhận của chương trình F135.

Sử dụng công nghệ lắng đọng kim loại bằng laser

Toàn bộ công việc kỹ thuật sẽ được GKN Aerospace thực hiện tại cơ sở Kongsberg, Na Uy.

Doanh nghiệp sử dụng quy trình lắng đọng năng lượng định hướng bằng laser với dây kim loại (Laser Directed Energy Deposition with wire, L-DEDw). Công nghệ này tạo chi tiết bằng cách nung chảy dây kim loại rồi đắp từng lớp liên tiếp cho đến khi hình thành sản phẩm hoàn chỉnh.

So với phương pháp gia công truyền thống vốn phải cắt bỏ một lượng lớn vật liệu để tạo hình, công nghệ L-DEDw giúp tận dụng gần như toàn bộ vật liệu đầu vào, giảm lượng kim loại bị loại bỏ trong quá trình sản xuất. Điều này có thể góp phần giảm chi phí vật liệu và rút ngắn thời gian chế tạo các chi tiết kích thước lớn.

Tuy nhiên, thách thức lớn nhất vẫn là bảo đảm chất lượng đồng đều của sản phẩm, khả năng lặp lại giữa các lần sản xuất và đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm định nghiêm ngặt của ngành hàng không quân sự.

Mở rộng ứng dụng in 3D trong ngành hàng không

Trong nhiều năm qua, công nghệ in 3D chủ yếu được sử dụng để chế tạo các chi tiết nhỏ, số lượng ít hoặc phục vụ nghiên cứu nguyên mẫu.

Dự án hợp tác giữa Pratt & Whitney và GKN Aerospace cho thấy các nhà sản xuất đang từng bước mở rộng phạm vi ứng dụng sang các bộ phận kết cấu có kích thước lớn và yêu cầu kỹ thuật cao.

Không quân Mỹ tăng tốc sản xuất 28.000 tên lửa hành trình in 3D giá rẻ

Nếu thử nghiệm thành công, công nghệ này có thể giảm thời gian sản xuất, hạn chế phụ thuộc vào chuỗi cung ứng kéo dài nhiều công đoạn như rèn, đúc, gia công và hoàn thiện bề mặt.

Đây cũng là hướng đi được nhiều doanh nghiệp hàng không quan tâm trong bối cảnh nhu cầu sản xuất linh kiện quân sự ngày càng tăng, trong khi chuỗi cung ứng toàn cầu vẫn chịu áp lực về năng lực sản xuất và thời gian giao hàng.

Theo GKN Aerospace, dự án phản ánh mục tiêu đưa công nghệ sản xuất bồi đắp vào các ứng dụng hàng không có yêu cầu kỹ thuật cao thay vì chỉ dừng ở quy mô thử nghiệm.

Trong khi đó, Pratt & Whitney cho biết chương trình là một phần trong lộ trình phát triển dài hạn dành cho động cơ F135 nhằm mở rộng các phương án sản xuất và nâng cao khả năng bảo đảm nguồn cung linh kiện trong tương lai.

Cơ quan Vật tư Quốc phòng Na Uy (NDMA) cũng tham gia hỗ trợ chương trình phát triển này.

Nếu hoàn tất các mốc thử nghiệm và chứng nhận theo kế hoạch vào năm 2028, đây sẽ là một trong những minh chứng rõ ràng nhất cho khả năng ứng dụng công nghệ in 3D vào sản xuất các bộ phận kết cấu lớn của động cơ máy bay chiến đấu hiện đại. Kết quả của dự án sẽ cung cấp thêm dữ liệu về độ bền vật liệu, chất lượng sản xuất và quy trình chứng nhận, qua đó làm cơ sở để mở rộng công nghệ sản xuất bồi đắp trong các chương trình hàng không quân sự thế hệ tiếp theo.