空客首次安裝3D打印鈦金屬零件在批量化生產(chǎn)的A350 XWB系列飛機(jī)上

鈦是昂貴的材料，3D打印技術(shù)對(duì)減少鈦金屬的浪費(fèi)起到重要的作用。兩大飛機(jī)制造商空客和波音都已嘗試通過金屬3D打印技術(shù)直接制造鈦合金飛機(jī)零部件，從而有效的控制鈦合金零部件的制造成本。

空客的子公司Premium Aerote已經(jīng)完成了對(duì)Norsk Titanium（挪威鈦）公司的快速等離子沉積™ 設(shè)備的系列測(cè)試，并將這一技術(shù)用于生產(chǎn)空客A350 XWB飛機(jī)上的鈦合金零件。近日，空客宣布首次安裝3D打印鈦金屬零件在批量化生產(chǎn)的A350 XWB系列飛機(jī)上。

根據(jù)空客，3D打印零件已經(jīng)在其一些系列生產(chǎn)的空客飛機(jī)包括A320neo和A350 XWB測(cè)試飛機(jī)上使用，而此次的安裝標(biāo)志著3D打印零件首次進(jìn)入批量化生產(chǎn)的飛機(jī)上。

這款3D打印的零部件是由鈦制成的支架，可以裝配到飛機(jī)吊架中，該平面的部分有效地連接機(jī)翼和發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然這款3D打印的零件尺寸不大，但它在吊架結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。

空中客車公司的A350 XWB飛機(jī)是為了容納280到266名乘客而建造的，并被卡塔爾航空公司、新加坡航空公司和芬蘭航空等商業(yè)航空公司使用。除了現(xiàn)在整合3D打印元素之外，這架飛機(jī)也被稱為是第一架使其機(jī)身和機(jī)翼結(jié)構(gòu)主要由碳纖維增強(qiáng)塑料制成的空中客車飛機(jī)。

對(duì)于空客來說，將3D打印零件推向批量化生產(chǎn)應(yīng)用僅僅是個(gè)開始�？湛瓦�在精密的液壓零件領(lǐng)域進(jìn)行著努力。核心零件方面，空客的努力包括始于2007年的3D打印擾流板液壓歧管項(xiàng)目，當(dāng)時(shí)德國(guó)開姆尼茨工業(yè)大學(xué)和利勃海爾集團(tuán)在德國(guó)政府基金的支持下展開航空液壓元件增材制造項(xiàng)目，2010年空客加入這個(gè)項(xiàng)目組。最終的制造方案是通過選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)制造擾流板液壓件，并將3D打印部分與其它液壓零件裝配在一起，3D打印的材料是Ti64鈦合金。為了將零件的應(yīng)用推進(jìn)到批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，項(xiàng)目組正在重新思考如何將擾流板液壓件設(shè)計(jì)成一個(gè)完全集成式的增材制造零件，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化復(fù)雜的液壓件制造和裝配過程。

結(jié)構(gòu)件方面，空客與歐特克的The Living設(shè)計(jì)工作室合作，為空客A320飛機(jī)開發(fā)了一個(gè)大尺寸的“仿生”機(jī)艙隔離結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)名稱為Scalmalloy，是通過新型超強(qiáng)、輕質(zhì)合金材料使用直接金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)3D打印而成的。目前，空客發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的困難是3D打印件之間的連接，熱等靜壓后，空客需要重新測(cè)量每片組件，并找到連接的面，然后通過數(shù)控銑床的加工來實(shí)現(xiàn)組件之間的緊密接合。目前空客依靠手工作業(yè)來完成工序之間的銜接，空客計(jì)劃將粉末床制造用于Scalmalloy組塊的生產(chǎn)在兩年內(nèi)推廣開來，然而這其中有不少的挑戰(zhàn)，如何通過完整的自動(dòng)化系統(tǒng)將這些工序銜接起來就是挑戰(zhàn)之一�？湛徒鉀Q這些零件進(jìn)入批量化生產(chǎn)的障礙后，將為基于粉末床的激光熔化計(jì)劃進(jìn)一步打開市場(chǎng)應(yīng)用前景。

空客在去年宣布計(jì)劃在未來飛機(jī)上應(yīng)用一半的3D打印零件。當(dāng)然，這還有很長(zhǎng)的路要走（甚至幾十年），不過空客將第一個(gè)增材制造的零件應(yīng)用到批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，這是空客向其目標(biāo)邁進(jìn)的一小步。

目前，還有更多的3D打印項(xiàng)目在籌備和測(cè)試中，在空客測(cè)試飛機(jī)上運(yùn)行的其他3D打印件包括金屬艙支架和排氣管等。無疑，空客在3D打印用于生產(chǎn)批量化零件方面邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。而空客在3D打印領(lǐng)域不僅有現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域的想法又有關(guān)于未來飛機(jī)的大想法。在空客的設(shè)想中，未來飛機(jī)是仿生的、舒適的、更加環(huán)保的。在這方面，3D打印與飛機(jī)制造的結(jié)合有四大切入點(diǎn)：

仿生結(jié)構(gòu)：仿生結(jié)構(gòu)帶來材料使用率和力學(xué)性能的良好結(jié)合，這就是為什么增材制造會(huì)走進(jìn)工廠，是增材制造的價(jià)值所在。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造方法相比可使各部件的重量輕65%。空客的概念飛機(jī)極為復(fù)雜，需要各種全新的制造方法：從弧形機(jī)身到仿生結(jié)構(gòu)，再到能讓乘客一覽藍(lán)天白云的透明蒙皮。

輕量化：輕量化與仿生結(jié)構(gòu)可以說是密切相關(guān)的。采用金屬激光熔融技術(shù)可制造出極為精細(xì)的結(jié)構(gòu)，甚至是骨狀的，也就是多孔的結(jié)構(gòu)。在未來的飛機(jī)設(shè)計(jì)中，部件將能夠有針對(duì)性地吸收力線，同時(shí)又符合輕量化要求，更耐久、節(jié)約資源、這將改善當(dāng)前航空航天業(yè)的成本結(jié)構(gòu)。

部分替代鍛造：金屬3D打印技術(shù)特點(diǎn)突出，無需模具的自由近凈成形，且全數(shù)字化、高柔性，打印的零件材質(zhì)全致密、沒有宏觀偏析和縮松，具有較高的性能等都帶來代替航空領(lǐng)域鍛造技術(shù)的可能。

4D打�。�4D打印在航空航天領(lǐng)域，甚至可以用來調(diào)整機(jī)翼結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的飛行情況。

此外，空客的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手波音也在3D打印領(lǐng)域頻頻發(fā)力。2017年4月10日，3D打印設(shè)備廠商N(yùn)orsk Titanium 公司獲得波音3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)訂單。3D打印的鈦合金結(jié)構(gòu)件將被安裝在波音787 Dreamliner飛機(jī)中，它們將承受飛行中機(jī)身的壓力。波音通過快速等離子沉積™技術(shù)3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件，將最終為每架Dreamliner飛機(jī)節(jié)省200萬美元-300萬美元的成本。

來源：3D科學(xué)谷