The Use of Additive Manufacturing Technologies in Maintenance Applications of Aviation Components

Year 2018, Volume: 59 Issue: 691, 59 - 69, 05.06.2018

Özgür Poyraz , Melih Cemal Kuşhan

Abstract

Maintenance operations carried out in the field of aviation are frequently applied to all kinds
of air platforms, subsystems and components belonging to these platforms. For air platforms
with high component costs, repairing old components instead of replacing them with the new
ones is one of the preferred options for aviation companies. The repair cycle of the components
includes the inspection of the worn area, the addition of the new materials and/or coatings to
the abraded parts and re-machining of the component to ensure final geometry. In the previous
years, welding processes have been utilized for adding the new materials to the components.
Along with this, developing additive manufacturing technologies take the place of welding
process day by day. This is due to the fact that additive manufacturing is more flexible
comparing to welding, it inputs lower heat to the material, and it presents better material and
surface properties. This publication provides information on the use of additive manufacturing
technologies, which have many advantages and which are becoming increasingly important,
in maintenance applications. This publication also aims to raise awareness of the relevant
industrial-academic institutions and employees in our country about additive manufacturing.

Keywords

Repair, aviation, additive manufacturing, laser metal deposition

Havacılık Komponentlerinin Bakım Uygulamalarında Katmanlı İmalat Teknolojilerinin Kullanımı

Abstract

Havacılık alanında yapılan bakım operasyonları her türlü hava platformu ile bu platformlara ait
alt sistemler ve komponentler için sıklıkla uygulanmaktadır. Komponent maliyetlerinin yüksek
olduğu hava platformları için eski komponentlerin yenileri ile değişimi yerine tamir edilmesi,
havacılık firmalarının tercih ettiği seçeneklerin başında gelir. Komponentlerin tamir döngüsü
içerisinde aşınmış bölgenin muayene ile tespiti, aşınmaların yeni malzeme veya kaplamalar ile
doldurulması ve final geometriyi sağlamaya yönelik yeniden işleme süreçleri yer almaktadır.
Bu süreçler arasından yeni malzeme ile doldurulma adımı için geçmiş yıllarda kaynak uygulamalarından faydalanılmıştır. Bununla beraber, gelişmekte olan katmanlı (eklemeli) imalat teknolojileri gün geçtikçe kaynağın yerini almaktadır. Bu durumun sebepleri arasında, katmanlı
imalatın kaynağa göre daha esnek olması, malzemeye daha düşük ısı girdisi oluşturması, dolgu
sonrası daha iyi malzeme ve yüzey özellikleri elde edilmesi vardır. Bu çalışmada, pek çok
avantaj sağlayan ve önemi gün geçtikçe artan katmanlı imalat teknolojilerinin bakım uygulamalarında kullanımı hakkında bilgiler aktarılmakta ve ülkemizdeki ilgili endüstriyel-akademik
kurumlar ve çalışanlar açısından farkındalık yaratılması hedeflenmektedir.

Keywords

Bakım, havacılık, katmanlı imalat, lazerle yığma

References

• 1. Turan, B. 2016. “Bakım Onarım ve Bakım Planlaması,” http://web.bilecik.edu.tr/bulentturan/files/2016/03/bakim_onarim.pdf, son erişim tarihi:14.05.2017.
• 2. Kuşhan, M. C. 2003. “Ülkemizde Uçak Bakım Mühendisliği,” Bakım Teknolojileri Kongre ve Sergisi, 16 Ekim 2003, Denizli.
• 3. Behal, R. 2016. “Indian Aircraft Maintenance, Rep Air & Overhaul (MRO) Market,”http://www.defproac.com/?p=1438, son erişim tarihi:15.06.2017.
• 4. Gao, J., Chen, X., Yilmaz, O., Gindy, N. 2008. “An Integrated Adaptive Repair Solution for Complex Aerospace Components Through Geometry Reconstruction,” The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 36, no. 11, p. 1170-1179.
• 5. Poyraz, Ö., Yılmaz, O., Yasa, E. 2014. “Investigation of Free-Form Surface Reconstruction Techniques for Reverse Engineering of Worn-Out Gas Turbine Blades: A Case Study,” The 16th International Conference on Machine Design and Production, 30 June 2014, İzmir.
• 6. Kumar, R., Patil, B. 2014. Aftermarket Services - Overview Of Repair Engineering, QuEST Global Services.
• 7. Diltemiz, F. S., Kuşhan, M. C., Üzgür, S., Uzunonat, Y. 2012. “Gaz Türbinlerinin Bakımında Sıcak Kısım Parçalarına Uygulanan Sıcak Lehimleme (Brazing) Tamir İşlemi ve Proses Etkinliğinin Değerlendirilmesi,” Mühendis ve Makina, cilt. 53, sayı. 633, s.13-15.
• 8. Poyraz, Ö., Yasa, E., Pilatin, S. 2015. “Katmanlı İmalat ve Talaşlı İmalatın Birlikte Uygulandığı Melez Üretim Sistemleri Üzerine,” 6. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, 5 Kasım 2015, İstanbul.
• 9. Wahlström, T., Sahlström, J. 2016. “Additive Manufacturing in Production,” Master Thesis, Lund University, Lund, Sweden.
• 10. Vayre, B., Vignat, F., Villeneuve, F. 2012. “Metallic Additive Manufacturing: State-ofthe-Art Review and Prospects,” Mechanics & Industry, vol. 13, no. 2, p. 89-96.
• 11. LPW Technology. 2016. “Powder Range,” http://www.lpwtechnology.com/wpcontent/uploads/2016/11/LPW_Powders_Brochure-Nov-2016.pdf., son erişim tarihi: 01.06.2017.
• 12. Flame Spray Technologies BV. 2017. “About Laser Cladding,” https://www.fst.nl/about/laser-cladding/, son erişim tarihi: 01.06.2017.
• 13. Kumar, L. J., Nair, G. K. 2017. “Laser Metal Deposition Repair Applications for Ti6Al-4V Alloy,” Mechanics, Materials Science & Engineering Journal, vol 7.
• 14. Petrat, T., Graf, B., Gumenyuk, A., Rethmeier, M. 2016. “Laser Metal Deposition as Repair Technology for a Gas Turbine Burner Made of Inconel 718,” Physics Procedia, vol. 83, p. 761-768.
• 15. Strano, G., Hao, L., Everson, R. M., Evans, K. E. 2013. “Surface Roughness Analysis, Modelling and Prediction in Selective Laser Melting,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 213, no. 4, p. 589-597.
• 16. Hur, J., Lee, K., Kim, J. 2002. “Hybrid Rapid Prototyping System Using Machining and Deposition,” Computer-Aided Design, vol. 34, no. 10, p. 741-754.
• 17. Fabricating and Metal Working. 2017. “Hybrid Machine Tools,” http://www.fabricatingandmetalworking.com/2017/02/hybrid-machine-tools/, son erişim tarihi: 10.07.2017.
• 18. Jones, J. B., McNutt, P., Tosi, R., Perry, C., Wimpenny, D. I. 2012. “Remanufacture of Turbine Blades by Laser Cladding, Machining and in-Process Scanning in a Single Machine,” International Solid Freeform Fabrication Symposium, 6-8 August 2012, Austin, Texas, USA.
• 19. TTL Solutions. 2017. “Adaptive Machining,” http://www.ttl-solutions.com/en-GB/ourservices/adaptive-machining/, son erişim tarihi: 20.07.2017.
• 20. Mudge, R. P., Wald, N. R. 2007. “Laser Engineered Net Shaping Advances Additive Manufacturing and Repair,” http://rpm-innovations.com/download/lens_advances_manufacturing_and_repair.pdf , son erişim tarihi:15.06.2017.
• 21. Xue, L., Prociw, A., Wang, S. H., Chen, J., Li, Y. 2009. “Laser cladding of IN-625 for Repairing Fuel Nozzles for Gas Turbine Engines,” In Proceedings of the 28th International Congress on Applications of Lasers & Electro Optics (ICALEO 2009).
• 22. Xue, L., Donovan, M., Li, Y., Chen, J., Wang, S., Campbell, G. 2013. “Integrated Rapid 3D Mapping and Laser Additive Repair of Gas Turbine Engine Components,” In 2013 ICALEO Conference Proceedings, p. 318-325.
• 23. Thomaidis, D., Arjakine, N. O., Bostanjoglo, G. 2012. “Laser Metal Deposition for Maintenance, Repair and Overhaul at Siemens Fossil Power Generation,” https://fabricationmecanique.files.wordpress.com/2012/10/eu_ott_michael.pdf, son erişim tarihi: 01.06.2017.