BigRep 3D打印技術(shù)和碳纖維增強(qiáng)材料，為海軍直升機(jī)關(guān)鍵部件提供新解方案

2023年3月23日，南極熊獲悉，意大利國(guó)防承包商萊昂納多正在與英國(guó)工程公司SFM Technology和大幅面3D打印機(jī)制造商BigRep合作，利用3D打印技術(shù)為皇家海軍的AugustaWestland AW101直升機(jī)制造關(guān)鍵部件。

△用于AgustaWestland AW101的3D打印主旋翼槳葉約束支架

這項(xiàng)合作將采用BigRep的大型3D打印機(jī)，使用碳纖維增強(qiáng)的Hi-Temp CF材料打印關(guān)鍵部件，以提高生產(chǎn)效率和降低成本。該項(xiàng)目的成功將為意大利國(guó)防承包商提供更快速、更經(jīng)濟(jì)的制造解決方案，并展示3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

3D打印直升機(jī)主旋翼槳葉約束支架

直升機(jī)在交通、旅游、執(zhí)法、軍事等眾多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，而3D打印技術(shù)早已應(yīng)用于其零部件的制造。通常，在船上儲(chǔ)存和運(yùn)輸時(shí)，直升機(jī)需要將葉片折疊起來(lái)，使它們更加緊湊。為了穩(wěn)定主旋翼并防止其在風(fēng)中拍打，需要使用主旋翼槳葉約束支架。然而，意大利國(guó)防承包商萊昂納多發(fā)現(xiàn)他們現(xiàn)有的約束支架已不符合所需的標(biāo)準(zhǔn)，因此他們向英國(guó)工程公司SFM Technology的航空零部件3D打印部門(mén)AeroAdditive尋求解決方案。

SFM Technology的AeroAdditive銷(xiāo)售主管Gary Wilson解釋說(shuō)：“當(dāng)直升機(jī)停放在船上時(shí)，其葉片需要向后折疊以節(jié)省空間。但是在海上，即使葉片已經(jīng)折疊，仍然會(huì)受到風(fēng)的影響而拍打，因此需要使用葉片約束支架來(lái)限制其運(yùn)動(dòng)，以避免拍打現(xiàn)象的發(fā)生。”

△AgustaWestland AW101萊昂納多直升機(jī)

經(jīng)過(guò)廣泛的壓力測(cè)試，SFM Technology發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)制造方法相比，采用3D打印技術(shù)制造的部件具有更好的性能，能夠提供輕量化、堅(jiān)固的產(chǎn)品。該公司利用3D打印技術(shù)制造出新的主旋翼槳葉約束支架，其尺寸為900 x 230 x 160毫米，據(jù)稱(chēng)是同類(lèi)產(chǎn)品中第一個(gè)采用增材制造技術(shù)制造的。

△AgustaWestland AW101的主旋翼槳葉約束支架

使用BigRep Pro打印機(jī)和Hi-Temp CF材料

考慮到該項(xiàng)目所需的生產(chǎn)規(guī)模，SFM Technology選擇使用BigRep Pro 3D打印機(jī)。這款工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)擁有1立方米的構(gòu)建體積，可用于大規(guī)模生產(chǎn)零件，并非常適合SFM的最終用途零件的要求。Gary Wilson進(jìn)一步解釋道：“我們選擇BigRep Pro是因?yàn)槲覀冃枰�一款�?zhuān)業(yè)的3D打印機(jī)進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，我們相信BigRep Pro可以勝任這一任務(wù)�！�

BigRep Pro提供自動(dòng)打印床和擠出機(jī)校準(zhǔn)功能，極大地提高了SFM Technology的生產(chǎn)速度和效率。例如，自1月份以來(lái)，已經(jīng)使用該機(jī)器打印了30個(gè)約束支架。它們60個(gè)上下結(jié)構(gòu)的零部件組成，如果我們采用傳統(tǒng)的方式，我們只能完成大約四分之一的工作量。Gary Wilson表示：“使用3D打印技術(shù)，生產(chǎn)速度要快得多，因?yàn)槲覀儾恍枰�進(jìn)行太多的調(diào)整，或者即使需要調(diào)整，也非常小而可以快速解決。”

△BigRep PRO 3D打印機(jī)

為了充分利用BigRep Pro打印機(jī)，SFM Technology正在使用BigRep的Hi-Temp CF碳纖維增強(qiáng)材料。該材料是一種高強(qiáng)度工程級(jí)連續(xù)纖維材料，具有115℃的高熱變形溫度和65 MPa的抗拉強(qiáng)度。由于使用這種非常堅(jiān)硬和耐用的材料，約束支架被認(rèn)為具有出色的抗外部壓力和磨損性能。Gary Wilson表示，SFM Technology進(jìn)行了多項(xiàng)測(cè)試來(lái)確定最適合其預(yù)算的材料，并發(fā)現(xiàn)Hi-Temp材料具有“優(yōu)于其它BigRep材料的優(yōu)勢(shì)”。

在打印過(guò)程完成后，需要將支撐材料去除并對(duì)表面進(jìn)行光滑處理。隨后，需要將襯套插入鉸鏈，并添加螺旋線圈插入件。根據(jù)客戶的規(guī)格進(jìn)行噴漆后，將剩余的金屬部件與支架內(nèi)側(cè)的泡沫插件一起添加，以保護(hù)轉(zhuǎn)子葉片在安裝約束支架時(shí)不受損壞。

經(jīng)過(guò)使用3D打印的主旋翼槳葉約束支架的投入使用，SFM Technology現(xiàn)正在研究使用BigRep Pro進(jìn)行批量生產(chǎn)。Gary Wilson表示：“3D打印技術(shù)已成為航空航天行業(yè)的常態(tài)，這只是時(shí)間問(wèn)題。從最近的新聞來(lái)看，3D打印技術(shù)可能將被廣泛應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。”