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3D打印技术是否会成为飞机制造的下一阶段?

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3D打印技术已经远远不能成为用于从塑料树脂创建粗糙纹理对象的实验工具。以下是3D打印如何进入工业环境,特别是航空航天领域。

3D打印已被许多人所接受,包括业余爱好者和制造他们自己产品的人。然而,直到最近,它仍然没有吸引力的专业人士。然而,3D打印技术的改进,更多样化材料的获取以及精密制造使其成为航空航天工业中3D打印的理想工具。特别是,现在有几家公司正在积极地使用3D打印来制造发动机,内饰和飞机的其他部件。

联邦航空管理局还认识到航空航天业中3D打印的出现,通过起草“增材制造战略路线图 ” 为增材制造的出现做准备。负责路线图的小组包括美国空军,美国陆军和美国宇航局。

试图在航空航天工业中规范3D打印的主要挑战之一来自于所使用的各种工艺,材料和方法,并确保它们都符合安全标准。

3D打印和增材制造可以节省公司资金,简化制造流程,减少浪费,并为更多创新设计提供可能性。以下是目前航空航天业如何使用3D打印的几个示例。

 

GE添加剂新打印机和ATP引擎

GE Additive是GE Technology的分支机构,最近创造了最大的工业3D打印机。这种未命名的打印机能够使用1千瓦激光和薄金属粉末打印直径为1米的物体。打印机也是可扩展的,因此可以打印更大的对象。该公司打算将该打印机用于飞机,汽车和航天器的工业制造。 

GE已经使用Advanced Turboprop将3D打印用于飞机制造。 

 

ATP包括3D打印部件。图片由通用电气公司提供。

 

通过3D打印ATP,发动机所需的部件从855减少到12。该发动机将于2019年在Cessna Denali首次亮相。

 

使用3D打印降低787梦想飞机的成本

波音公司已经为他们  多年来生产的每架787梦想飞机亏损 - 每架价值2.65亿美元的飞机将近3000万美元。这主要是由于研发和制造的高成本。该设计依赖于使用钛而不是铝,以保持大型喷气式客机的轻便和燃油效率。

然而,在2017年初,波音公司与Norsk Titanium合作开始在制造过程中使用3D打印部件以降低成本,为波音公司生产的787节省了300万美元ICfans

使用3D打印部件用于航空的挑战之一是每个部件都需要得到FAA的批准。到目前为止,Norsk Titanium已获得美国联邦航空局对承重部件的批准,  并希望获得其余制造工艺的进一步批准,以继续降低每个787生产的成本。

 

美国联邦航空局批准了787梦想飞机的3D制造部件。图片由Norsk Titanium提供。

 

787的3D打印部件节省的成本来自于原材料成本的降低,以及制造能源需求的降低。

值得注意的是,Norsk Titanium采用了一种称为快速等离子沉积的专有印刷方法。在该过程中,钛以气态熔化成氩气,以使用MERKE IV RPD机器打印其部件。考虑到这种3D技术的昂贵和定制性质,大多数行业都不太可能很快得到它们,而不需要与Norsk Titanium签订合同。

 

Archinaut:空间3D打印

3D打印的优势甚至超越了地球空域。一家名为Made in Space的公司通过其Archinaut项目在天基3D打印方面取得了进展。Archinaut解决了将大型建筑结构放置在太空中的最大限制因素之一:运载火箭的大小,空间以及发射成本。

通过结合使用3D打印和自动化机器人设备,可以使用聚合物合金在空间中按需打印大型结构。这开辟了制造空间物体的一系列可能性,例如大型望远镜。

Made in Space目前在国际空间站上有两台3D零-G打印机,并计划在未来十年内将Archinaut项目投入运营。


3D打印一直是业余爱好者和初创公司构建机箱的首选工具,但在专业设置中出现的速度通常很慢。在航空领域大规模使用3D打印代表了这一新兴技术的一大步。