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盘点航空航天领域应用3D打印技术进行生产、修复的情况

选择字号: 超大 标准 发布时间:2020-1-8 14:16:38 | 作者:zhiyongz | 0个评论 | 人浏览

       背景:3D打印技术作为智能制造“工业4.0”的核心技术之一广受全球制造业的追捧。航空航天领域,也因为对复杂精密构件快速制造的需求,对昂贵材料降本增效的需求,对重型材料轻量化的要求,以及对材料强度的需求等等,已经向3D打印技术伸出橄榄枝。
  3D打印技术在航空航天领域应用的优势
     第一,快速原型验证,快速迭代,用传统工艺制造涡轮叶片,期间需要开模具,从设计到制造大约需要半年时间;而用增材技术可以快速在一个月之内实现迭代:在2017年GE航空决定将这一技术投入到GE9X发动机的低压涡轮叶片,该发动机将被运用于波音777系的后续机型。


      第二,提升设计自由度,过去设计非常复杂的构件很难制造或者成本非常高,甚至根本无法制造。利用增材制造工艺,可以用相对简单的方式生产高度复杂的二维或三维金属部件,这是整体形成由实心和网格部分组成的结构部件的可行方式。


     第三,降低成本,它不需要模具,可以快速地行进一些制造,此外就是修复,对于民用航空来说维修是很大的问题。要降低成本,用增材的方法可以降低成本五分之一,比如整体叶盘、叶片等等。
  世界两大飞机制造商早已率先步入3D打印领域
     相关报告显示,2018年3D打印产品在航空航天领域的应用占比约19%,以1%的差别略低于榜首的工业机械。诸如空客和波音两大飞机制造商早已率先步入3D打印时代,将3D打印技术应用于飞机零部件制造中。


       空客在2016年已经运用直接金属激光烧结(DMLS)技能制作出了一个名为Scalmalloy的超强度仿生学合金阻隔构造,这个无穷的综合性金属3D点设备在可重复性、出产率和灵活性方面是其它同类体系的10倍。


3D打印的Scalmalloy机舱阻隔构造

      在2003年,波音就通过美国空军研究实验室来验证一个3D打印的金属零件,这个零件是用于F-15战斗机上的备品备件。通过3D打印加工钛合金,替代了原先的铝锻件,而钛合金的抗腐蚀疲劳更高,反而更加满足这个零部件所需要达到的性能。
知名OEM公司的应用历程及趋势
     美国GE公司的燃油喷嘴从1996年开始做研究,用了16年时间通过适航论证,涉及到诸多实验内容,比如原型验证、扇形全环一直到飞行试验,期间经历了相当漫长的周期。从GE公司来看,其明确的趋势就是向整机应用的发展。如新涡桨发动机,855个零件简化到12个零件,用30%零件用增材的方法,提高了功率,降低油耗,减少重量。


      P&W公司(Pratt & Whitney Group)作为美国最大的两家航空发动机制造公司之一,利用EBM技术完成了核心同步环支架,过去利用3D打印技术制造的大多是静止件,2018年他们用了整体叶盘,这是发动机上非常重要的转子件,取得了不错的成效,开启了我们增材制造在转动件上的应用。
未来的挑战以及今后的趋势
“增材制造技术在航空领域的应用最大的问题就是适航认证,全部环节都要有标准,性能数据必须要可靠”--中国航发商发雷力明在2019TCT亚洲峰会上提到。


       在2020年TCT亚洲峰会的舞台上主办方将邀请到中国科学院空间应用工程与技术中心的副研究员赵伟,中国航空制造技术研究院高级工程师陈新松,以及德国空客首席产品开发官Jonathan Meyer等重量级嘉宾参与2020 TCT亚洲峰会—航空航天论坛的分享与探讨,届时将与到场听众一起畅谈增材制造技术在航空航天领域未来的挑战与趋势。


标签:3d打印技术  

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