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3D打印对航空航天领域的冲击

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-09-29 17:11

  1913年,一条自动装配线首次出现在亨利·福特(Henry Ford)的Highland Park工厂中时,汽车制造业立即发生了变化。如今,事实证明3D打印又将改变制造行业。

    正如复印机可以快速准确、廉价且可靠地复制2D页面的精确的副本一样,3D打印机也可以对机器组件进行复制。对于重量和成本是关键考虑因素的航空航天领域,这种不断发展的技术变得日益重要。

  实际上,根据Research and Markets的一份报告,到2026年,全球航空和国防用3D打印市场预计将从目前的15.6亿美元增长到59亿美元。

  激光处理

  NASA是这项技术的早期采用者,它被用来制造塑料模型,最早可以追溯到1980年代后期,甚至“ 3D打印”这个词还没发明出来。

  美国航天局迅速认识到增材制造的好处,他们采用了激光工程网成形(LENS)工艺,将金属粉末送入激光束中,以逐层制造产品。该技术非常精确,但非常缓慢,一个小时仅可生产一立方厘米。

  该解决方案是当今3D打印机的先驱,与传统方法相比,它可以更轻松地生产复杂零件。在某些情况下,可以生产超出常规生产方式的零件。

  可以以更少的材料更快、更便宜地打印组件,这对于航空航天制造商来说是一个诱人的优势。从机舱中的简单乘客座到太空火箭的复杂部件,机遇似乎无穷无尽。

  由于打印部件通常比使用现有制造方法制造的部件更轻、更坚固,因此它们提高了燃油效率。更少的燃料意味着更低的成本和更少的排放,从而减少了对环境的影响。

  打印运行

  对于需要改装的现有飞机,可以用更少的时间、费用和材料打印更新或升级零件,从而延长飞机的使用寿命。保养、修理和翻修是一项很大的业务,在航空市场中有望增长,预计到2037年将达到82亿人次享受到3D打印带来的好处。

  空中客车公司的市场预测估计,在未来20年中,商用飞机升级服务的价值将达到1800亿美元。按需打印替换组件意味着可以将库存水平保持在最低水平,并且提供了一种经济高效、可靠和安全的方式,来最大程度地减少停机时间并保持飞机畅通无阻。

  强大、轻量化组件的打印速度吸引了主要航空工业制造商的广泛关注,例如洛克希德·马丁公司(Lockheed Martin),该公司正与Arconic合作开发新的制造工艺,包括金属3D打印。

  从传统的铸造和焊接工艺过渡到借助增材制造工艺制造发动机是一个巨大的转变。但是新兴技术并非没有挑战。在打印零件升空之前,它们将需要满足严格的航空标准,例如在全球最大的航空市场——美国获得联邦航空管理局的批准。

  质量创新

  尽管审批程序阻碍了3D打印行业的前进势头,但是安全性对于航空航天业来说无疑是至关重要的考虑因素。

  为了遵守严格的法规,制造商必须保证其成品打印部件的质量。在大多数机器中,测量打印零件的尺寸和形状很容易。但是,检查制造完整性的唯一方法是将其破坏。

  创新提供了解决方案。三菱重工(MHI)集团下属三菱重工机床(MAT)的高级副总裁兼首席运营官新谷晴彦表示,该公司使用突破性的监控系统来实时观察3D打印过程以确保质量。

  新谷晴彦说:“独特的系统分析反馈,并进行自动调整,以确保结构的一致性。客户可以访问打印过程的完整记录,从而使整个产品可追溯到生产线上。”

  诸如此类的进步正在推动该行业的发展。

  7月,NASA选择了卡内基梅隆大学来研究使用3D打印在不牺牲质量、可靠性和安全性的情况下,降低制造飞机成本和时间的方法。

  如今,阿联酋航空等公司正在为其飞机开发3D视频监控投影仪和通风格栅。该技术已应用于从直升机发动机和美国陆军Perdix无人机到强化金属机身面板的所有事物。

  明天会怎样?最终,宇航员可能会使用3D打印的火箭进入太空,并借助这一快速发展的技术探索新领域。(文:Johnny Wood