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时间:2019-02-12 11:59来源:中关村在线 作者:中国航空 点击:
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长期投身于3D打印行业,我发现自己总是戴着“增材制造的有色眼镜”观察这个世界。最明显的例子就是,当我在乘坐飞机时总是在机舱里反复观察,希望能看到越来越多的增材制造(AM)部件得到实际应用。

飞机寿命通常都有二三十年,因此,飞机的保养、维修和大修(MRO)以及翻新已发展成为必要的大规模服务板块。回想一下自己过去几年里乘坐的每架飞机,有些飞机是否还装有上世纪八十年代的充电插座?飞机并不能一夜之间更新到满足当前消费者预期的程度。然而,据《空客全球市场展望》预测,商用飞机升级服务的市场在未来20年内的价值将达1800亿美元 。

航空航天应用占增材制造行业的18.9%,该比例较2017年上升了0.7个百分点。增材制造给航空航天产业带来不少福音,包括:零件整合; 库存减轻;按需制造;轻量化降低成本和燃料消耗量。对于时间较紧张的零部件更换,停机时间必须保持在最短,交付速度是至关重要的一种因素。

“层对层”项目

 

阿联酋阿提哈德航空公司尝试利用3D打印技术降低飞机维修成本

你可以3D打印整架飞机吗?总部位于柏林的BigRep希望通过与阿提哈德航空工程公司合作的“层对层”战略从内部角度回答这个问题。这意味着这家大型3D打印公司正密切关注着你在机舱中看到的每一个零件,探索增材制造在哪些方面可提供更好的解决方案。

BigRep全球战略总监Daniel Büning说,“目前,公司正与阿提哈德工程公司的创新部门合作识别机舱内哪些零件(主要是大型零件)适用于3D打印。打印部件可以是头靠、侧壁板或座椅或娱乐系统的组成部分。核心理念是与其首席设计师和工程师合作,为增材制造机舱设计建立一套全新的数字化工作流程。”

阿提哈德正在利用BigRep的大型FDM 3D打印系统,且很快便会在位于阿布扎比的创新中心内展示,针对新飞机重新构思非飞行部件,并对安装进行优化改造。阿提哈德航空公司的维修部门是经欧洲航空安全局授权的第一家通过认证、并能制造和内部使用3D打印零部件的航空公司,其在某些方面已经取得重大突破,在业内有明显优势。

Büning补充道,“试想一下,你有一架服役30年的飞机,而且每隔5到10年就需要进行翻新或改型。其中涉及到的每个零件均须进行认证。如果你无法自己或通过经认证的合作伙伴实现此操作,那么就会构成严重的问题。”

更进一步讲,BigRep已将“数字智能”嵌入到零件中,与之相结合的还有数字化定制设计方法。复合制造也在探索中,采用现成6轴工业机器人打印到半成品零件上,作为“数字价值附加”。第一个成功证明概念的是用BigRep ONE全尺寸打印的空客A320侧壁。扫描零件创建“数字孪生”,用于向机器人提供零件几何形状相关信息,并打印导电轨、天线和装饰性特征。

Büning评论道,“作为一名创新总监我始终认为,如果实现了功能整合,增材制造一定会获得飞跃。具备双重挤压工艺(也就是复合材料加工)和适当的材料(例如导电或电容性材料)之后,在单一工艺链中嵌入结构和功能特性可极大简化制造过程。在我看来,这是一个必然的发展方向,而这正是BigRep力推此种做法的原因。”

 

客舱内部大量零部件 可利用3D打印加工或翻新

该项目是BigRep内部创新部门NOWlab@BigRep的组成部分,该部门负责研究未来五到十年内行业的发展方向。因此,虽然这些零件不会马上应用到商用飞机机舱上,但将来在功能集成及成本和时间缩减方面的应用潜力十分可观。

认证就绪

在迪拜,作为阿联酋最大航空公司的组成部分,阿联酋航空工程公司近两年一直在积极探索机舱部件的3D打印应用,他们最近开始与3D Systems展开合作。近日,该公司在为空客和波音各型号飞机提供维修服务时采用选择性激光烧结(SLS)为机舱来生产视频监视器护罩。

第一批产品是与UUDS合作打印的,该公司总部位于法国,是一家欧洲航空工程与认证机构及服务提供商;打印所用材料为3D Systems新型Duraform ProX Fr1200材料,一种阻燃尼龙-12热塑性塑料。3D打印的监视器护罩比采用传统方法制造的部件轻9-13%,可显著降低整个机队的燃料排放量和成本。这些零件经过了一系列的测试,在安装到阿联酋航空的飞机上之前接受了欧洲航空安全局的认证。

阿联酋航空已使用增材制造技术开发经欧洲航空安全局认证的机舱通风格栅,这些格栅于去年年底开始安装用于机载试验。两种部件目前均在进行评估,之后将推广至阿联酋航空的所有飞机。

作为全球第二大航空航天制造商,空客公司对增材制造技术并不陌生,他们已经利用聚合物技术生产了数千种零件,包括塑料支架、夹子和夹持装置等。空客最近与Materialise合作,利用增材制造技术生产一种隔板,其位于商用飞机上方储物箱旁,并将成为芬兰航空公司空客A320系列喷气式客机使用的第一批机舱3D打印部件。对于乘客而言,该部件从外观上看没有任何不同,但实际上,其仿生设计使得产品重量比原先减少了15%。

Materialise制造项目经理Edouard de Mahieu说,“传统制造让维修经理按规模思考制造问题,以确保成本效益。增材制造改变了游戏规则,因为它甚至可以实现单个零件具有成本效益的生产。即便是高度定制的零件,增材制造也能实现按需生产。最终,当备件生产不再受制于规模效益时,增材制造就体现了它强大的优势。”

该隔板采用Materialise经认证的增材制造工艺生产,然后根据空客客舱要求进行涂装,全部采用经空客公司认可的阻燃材料。这家比利时公司经认证的增材制造设施已通过多项关键认证,包括ISO 9001制造认证以及EASA 21.G航空航天工业认证,公司已开始为空客A350 XWB生产可用于飞行的零部件。Materialise将该过程描述为“不仅仅是3D打印”,而是“整个质量体系”。

 

数字化生产应用于航空业 已经通过认证证明可靠