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2015/5/4
3D打印航天航空应用日臻成熟

  如今,航天航空业将一些原使用传统制造工艺的部件,如:发动机零部件或整个发动机等,转由3D打印技术来制造,并取得了成功应用。3D打印技术的低成本和定制生产特性,令制造商能够降低材料成本,减少劳动量,提高零件的可用性。预计未来几年,3D打印技术在航空航天制造业的应用将会更为普遍。



图:三帝打印子公司北京隆源成型的3D打印航空航天应用

3D打印飞机通风道

  近日,Orbis联手航天公司Structural Integrity Engineering(SIE)和3D打印机制造商Stratasys公司合作开发其最新飞机的设备。虽然Stratasys公司能够为他们提供技术支持,但也面临一些挑战:一是材料要满足FAA要求;二是通风管道要适应新的飞机改装的曲面。虽然传统的空气管道是由玻璃纤维制成,但SIE公司仍选择Stratasys公司为他们的最终产品进行设计和制造。其高级工程师表示,通过评估,3D打印是可行的解决方案,它能打印复杂的曲面,能根据机身内部结构进行合理设计,更重要的是节约经费。


  经过与Stratatsys公司的工程师进一步讨论了他们的需求后,SIE工程师最终发现一种3D打印材料符合FAA标准,它就是ULTEM 9085,其满足FAA烟雾和燃烧的规定,将被用于通风道的设计。SIE工程师在收到ULTEM 9085材料的样品后做了二次燃烧试验,该样品具有自己燃烧一定时间后就熄灭的特点,最终通过了测试。

  ULTEM材料是一款设计用于恶劣环境的热塑性材料,先前已被用于汽车、工业设备和其它飞机部件的设计。SIE公司团队选择使用熔融沉积成型(FDM)3D打印通风管道。假如使用传统的玻璃纤维制造技术来制造通风管道的话,还要制作模具,然后再制造,这至少需要几周的时间。而通过使用3D打印技术,这个过程只用了几天,其成本也降低了很多。





  两位美国联邦航空局官员检查了Stratasys的工厂后,确定了最终的3D打印通风道设计,认为它们是安全的,飞机可以正常使用。

3D打印飞机零部件

  数据统计,过去十年里,涉及到3D打印的专利申请数量增幅已超过800%,而专利授权数量也大幅上升。与此同时,一些大型公司也开始应用3D打印技术。

  波音公司近日提交了一份专利申请,主要涉及飞机零部件更换的3D打印应用。该专利概述:“一种装置,包括:一个被配置为存储多个部件定义文件的零件库、一个存储了使用多个部件定义文件打印出来零部件识别条目的数据库,以及一个零部件管理系统,该系统能够接收针对上述部件定义文件库里的一个零部件的定义文件请求、识别该定义文件、接收根据该定义文件打印一个零部件的指令,并且把3D打印的该部件条目存入数据库。”

  简言之,这就是一个使用已有零部件的CAD文件自动3D打印零部件的系统。根据这个系统,波音公司可以不用设立多个库存中心来存放零备件,然后再运输到需要的位置,这很容易导致时间的延误;该公司只需搭建一个拥有零备件CAD设计文件的在线模型库,任何地方只需一台3D打印机就可以在几分钟或几小时内制造出所需备件。


  目前波音公司已在其很多飞机上广泛使用了3D打印技术。据GeekWire报道,波音公司有大约300种不同的飞机零部件是3D打印的,这些部件跨越了10个不同的飞机生产项目。    

  据估计,目前已有超过20000件3D打印的零部件在波音公司的飞机上使用,不过这些部件都是塑料材质的。


  据波音公司介绍,F/A-18超级大黄蜂的前机身区域约有150个零部件是用选择性激光烧结(SLS)3D打印技术制造的。前述专利透露出波音公司如何将3D打印用于生产和维护系统:当飞机零部件需要更换时,300种3D打印的零部件可以随时被找到,然后只需简单地将更换件打印出来即可。当然,据专利内容显示,波音公司将来的3D打印零部件将不限于塑料材质,还将包括金属、金属合金、石膏等其它材料。(来源:网络 编辑整理:万物打印)

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