พื้นที่การบินและอวกาศ

ข้อกำหนดพิเศษสำหรับการเคลือบอากาศยาน

• การปรับตัวด้านสิ่งแวดล้อมขั้นสูงสุด : สารเคลือบต้องทนทานต่อรังสีอัลตราไวโอเลตที่รุนแรงในที่สูง ความแตกต่างของอุณหภูมิ (-50°C ถึง 120°C) การกัดเซาะของกระแสลมความเร็วสูง และการแผ่รังสีในอวกาศ
• น้ำหนักเบาและมีความแข็งแรงสูง : น้ำหนักการเคลือบควรเบาที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (เช่น <500 กรัมต่อตารางเมตร) ในขณะที่ทนต่อแรงกระแทกและความล้า
• บูรณาการการทำงาน : นอกเหนือจากการป้องกันแล้ว ยังจำเป็นต้องผสานรวมฟังก์ชันพิเศษ เช่น การลักลอบ (การเคลือบดูดซับเรดาร์) การจัดการความร้อน (ฉนวนกันความร้อน/การเคลือบการกระจายความร้อน) และการป้องกันแม่เหล็กไฟฟ้า
• มาตรฐานความน่าเชื่อถือสูง : อัตราข้อบกพร่องจะต้องควบคุมให้ต่ำกว่า 0.01% เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวของเครื่องยนต์หรือความล้มเหลวของส่วนประกอบยานอวกาศที่เกิดจากการลอกของสารเคลือบ

สถานการณ์การใช้งานหลักของระบบการเคลือบอัจฉริยะ

1. การเคลือบลำตัวและผิวหนังของเครื่องบิน

• การดำเนินการฉีดพ่นอัตโนมัติ : หุ่นยนต์หกแกนที่รวมกับระบบจดจำภาพทำให้สามารถพ่นสเปรย์บนผิวหนังส่วนโค้งได้สม่ำเสมอ (เช่น ปีกวัสดุคอมโพสิต) โดยมีข้อผิดพลาดในความหนาของชั้นเคลือบ ≤5μm
• โครงสร้างการเคลือบฟังก์ชั่นที่แม่นยำ :
  • สารเคลือบดูดซับเรดาร์ : บนพื้นผิวของเครื่องบินรบล่องหน (เช่น F-22, J-20) ระบบอัจฉริยะจะควบคุมความหนาแน่นของการสะสมของผงโลหะ (เช่น เฟอร์ไรต์) เพื่อให้ได้การลดทอนคลื่นเรดาร์ >20dB ในย่านความถี่ 0.1-18GHz
  • การเคลือบกั้นความร้อน : การเคลือบคอมโพสิตที่ทำจากเซรามิก (เช่น YSZ yttria-stabilized zirconia) จะถูกพ่นบนพื้นผิวของเครื่องบินความเร็วเหนือเสียง (เช่น X-57) และเซ็นเซอร์อุณหภูมิอินฟราเรดจะตรวจสอบอุณหภูมิการพ่น (1200-1500°C) แบบเรียลไทม์ เพื่อให้มั่นใจว่าความแข็งแรงในการยึดเกาะของสารเคลือบ >70MPa

2. การเคลือบชิ้นส่วนเครื่องยนต์ Aero

• การเคลือบใบพัดกังหัน : หุ่นยนต์พ่นพลาสม่าใช้ในการเตรียมการเคลือบ EB-PVD (การสะสมไอทางกายภาพของลำแสงอิเล็กตรอน) ที่ทนต่ออุณหภูมิสูง 1100°C บนใบมีดโลหะผสมนิกเกิล ซึ่งช่วยลดการนำความร้อนได้มากกว่า 40%
• สารเคลือบป้องกันการกัดกร่อนของห้องเผาไหม้ : ระบบป้อนผงอัจฉริยะควบคุมความพรุนของการเคลือบทังสเตนคาร์ไบด์-โคบอลต์ (WC-Co) ให้เหลือ <1% ซึ่งต้านทานการกัดกร่อนของเชื้อเพลิงซัลไฟด์

3. การรักษาพื้นผิวยานอวกาศ

• สารเคลือบควบคุมอุณหภูมิเปลือกดาวเทียม : เทคโนโลยีการพ่นด้วยไฟฟ้าสถิตใช้ในการทาสีขาวควบคุมความร้อน (SR107-ZK) และสเปกโตรมิเตอร์จะตรวจสอบการสะท้อนแสงของสารเคลือบแบบเรียลไทม์ (การดูดซับแสงอาทิตย์ <0.2, การแผ่รังสีอินฟราเรด >0.85) เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิพื้นผิวดาวเทียมจะคงที่ระหว่าง -10°C ถึง 40°C
• แฟริ่งเคลือบสารทนความร้อน Rocket fairing : หุ่นยนต์พ่นวัสดุทนความร้อนด้วยเรซินฟีนอลความหนาแน่นต่ำ และการสแกน 3 มิติจะควบคุมการกระจายความหนาของชั้นเคลือบเพื่อให้ทนทานต่ออุณหภูมิสูงกว่า 2000°C ระหว่างการกลับเข้าสู่ชั้นบรรยากาศ

กรณีการใช้งานทั่วไป

1. การเคลือบปีกวัสดุคอมโพสิต Airbus A350 :
   หุ่นยนต์ FANUC ติดตั้งเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์เพื่อพ่นเคลือบโพลียูเรียกันน้ำบนผิวหนังคาร์บอนไฟเบอร์ เพิ่มประสิทธิภาพการก่อสร้าง 3 เท่าเมื่อเทียบกับการทำงานด้วยตนเอง โดยมีการยึดเกาะของการเคลือบสูงถึง 50N/cm (มาตรฐาน ASTM D3359)
2. เคลือบกระเบื้องกันความร้อนสำหรับ SpaceX Starship :
   อัลกอริธึม AI ปรับเส้นทางการพ่นของสารเคลือบซิลิกาให้เหมาะสม ทำให้ค่าเบี่ยงเบนการนำความร้อนของแผ่นป้องกันความร้อนแต่ละแผ่น <3% สามารถทนต่อความร้อนตามหลักอากาศพลศาสตร์ 2,500°C ในระหว่างที่ดาวอังคารกลับเข้ามาใหม่ได้สำเร็จ

แนวโน้มการพัฒนาในอนาคต

• AI แฝดดิจิตอล : จำลองกระบวนการเคลือบผ่านการจำลองเสมือนจริงเพื่อปรับวิถีการพ่นให้เหมาะสม (เช่น หุ่นยนต์ Boston Dynamics รวมกับระบบ Digital Twin ของ Unity)
• การบูรณาการวัสดุนาโน : ระบบอัจฉริยะจะทำให้มีการกระจายตัวของสารเคลือบที่เสริมด้วยกราฟีนสม่ำเสมอในระดับนาโน ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานต่อการสึกหรอของสารเคลือบได้มากกว่า 10 เท่า
• การเคลือบพื้นที่ในแหล่งกำเนิด : พัฒนาอุปกรณ์พ่นอัตโนมัติที่เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่มีแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์เพื่อการบำรุงรักษาพื้นผิวด้านนอกของสถานีอวกาศ (เช่น หุ่นยนต์เคลือบวงโคจรที่ NASA วางแผนจะใช้งานในปี 2571)