看中國東方航空如何利用3D打印助力飛機(jī)維護(hù)

“中國東方航空計劃在新空客350飛機(jī)上裝備超過1,000個3D打印飛行部件。作為一個傳統(tǒng)制造的互補(bǔ)工藝，未來3D打印將被更多人所接受。其關(guān)鍵是要獲得專業(yè)知識并為將來的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備�！薄�—陳之易/東方航空技術(shù)有限公司

中國東方航空集團(tuán)有限公司運(yùn)營著超過600架現(xiàn)代化飛機(jī)，航線覆蓋177個國家、1,062個目的地。為保障飛行安全，東方航空技術(shù)有限公司承擔(dān)了中國東方航空的飛機(jī)維護(hù)及部件修理的重要任務(wù)。

民航業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)極其嚴(yán)苛，是什么原因促使中國東方航空使用增材制造技術(shù)（AM）呢？2015年，中國東方航空第一批全新波音777客機(jī)印錯了座位標(biāo)識。雖然是個小錯誤，但購買替代的部件卻花費(fèi)不菲。因此工程師們開始使用3D打印技術(shù)。新標(biāo)識三天之內(nèi)就打印完畢，并且大大降低了成本，因此中國東方航空迅速成立了專用的增材制造實(shí)驗(yàn)室，探索3D打印的更多用處。

中國東方航空增材制造實(shí)驗(yàn)室
東方航空技術(shù)有限公司成立了增材制造實(shí)驗(yàn)室，利用滿足FAA和CAAC25部相關(guān)要求的ULTEM 9085材料，該材料是一種高強(qiáng)度的熱塑材料，搭配Stratasys的Fortus 450mc工業(yè)級3D打印機(jī)使用。

圖片：許多飛行員更愿意使用電子飛行包而不是到處找厚重的飛行手冊。東方航空技術(shù)有限公司設(shè)計并使用3D打印出這個電子飛行包支撐裝置。

自成立以來，實(shí)驗(yàn)室陸續(xù)生產(chǎn)并安裝超過300個成品部件，中國東方航空由此成為國內(nèi)第一家將3D打印的客艙內(nèi)飾件應(yīng)用到商用客機(jī)中的航空公司。通過3D小批量打印，中國東方航空解決了過去易損零件訂貨周期長、成本高的問題，同時保障了公司機(jī)隊的安全飛行，提高了旅客的乘坐體驗(yàn)。



圖片：東方航空技術(shù)有限公司增材制造實(shí)驗(yàn)室正在安裝3D打印的電子飛行包支撐設(shè)置。

增材制造實(shí)驗(yàn)室研發(fā)工程師陳之易說，“以前如果機(jī)艙部件損壞了，我們得從指定的供應(yīng)商那兒購買，那就可能要三個月的時間。有的時候甚至還根本找不到可用的部件”。訂貨周期一長，損壞的零部件就不能及時修理，就會大大降低旅客的飛行體驗(yàn)。志毅補(bǔ)充說，“這就是我們之所以采用3D打印的原因，它能幫助我們高效而有創(chuàng)意地解決問題。”

3D打印的機(jī)內(nèi)部件
增材制造實(shí)驗(yàn)室促成了東方航空技術(shù)有限公司的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型，從僅僅提交需求到部件設(shè)計再到生產(chǎn)。實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了很多客艙內(nèi)部件，包括座椅扶手、門把手蓋板、行李架鎖扣、電子飛行包支架和報架。



圖片：東方航空技術(shù)有限公司增材制造實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的另一款3D打印的飛行包支撐設(shè)置。

許多飛行員使用電子飛行數(shù)據(jù)包代替厚重的飛行手冊，因此增材制造實(shí)驗(yàn)室便設(shè)計且使用3D打印了一個定制的支架，包括空客330和320，波音737等在內(nèi)的很多商用機(jī)都已購買并安裝了這種設(shè)備。



圖片：購買備用報架可能需要花三個月以上的時間，因此東方航空技術(shù)有限公司增材制造采用3D打印制造替代品。

報架設(shè)于機(jī)艙座位后方，很容易因與餐車的頻繁碰撞而損壞，而損壞的部件可能會傷及旅客。實(shí)驗(yàn)室通過設(shè)計、使用3D打印一個新的部件并且成功安裝，有效解決了訂購新部件周期過長的問題，同時遵守了嚴(yán)格的審批準(zhǔn)則。通過內(nèi)部打印替代部件，東方航空技術(shù)有限公司可以將現(xiàn)有供應(yīng)鏈系統(tǒng)同和為旅客提供舒適的飛行體驗(yàn)高效地結(jié)合起來。

未來計劃

東方航空技術(shù)有限公司的增材制造實(shí)驗(yàn)室已轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋�日益壯大的先進(jìn)的制造部門。陳之易表示，“中國東方航空計劃在新空客350飛機(jī)上裝備超過1,000個3D打印飛行部件。作為一個與傳統(tǒng)制造的互補(bǔ)工藝，未來3D打印將被更多人所接受。其關(guān)鍵因素在于獲得專業(yè)知識并為將來的挑戰(zhàn)做好準(zhǔn)備�！�

該實(shí)驗(yàn)室計劃探索增材制造在航空方面的更多應(yīng)用，比如安全別針儲存盒、3D打印模具和定制的訓(xùn)練器具，旨在實(shí)現(xiàn)零庫存式智能制造，按需生產(chǎn)和數(shù)字化管理。關(guān)于3D打印飛機(jī)零件的后市場，波音公司在2015年就提交了一份專利申請，主要涉及到更換飛機(jī)零部件的3D打印應(yīng)用。這份專利申請可能對波音公司未來的經(jīng)營產(chǎn)生重大影響。

根據(jù)波音的專利描述，波音專利保護(hù)的是一種裝置，包括：一個被配置為存儲多個部件定義文件的零件庫、一個存儲了使用多個部件定義文件打印出來零部件識別條目的數(shù)據(jù)庫，以及一個零部件管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠接收針對上述部件定義文件庫里的一個零部件的定義文件請求、識別該定義文件、接收根據(jù)該定義文件打印一個零部件的指令，并且把3D打印的該部件條目存入數(shù)據(jù)庫。

目前，將3D打印技術(shù)積極引入售后零部件制造體系的還有德國的DB鐵路公司，德國鐵路公司在每個維修工作站中確定了至少一名或兩名3D打印專家，并確定哪些零部件可以通過3D打印技術(shù)受益。事實(shí)證明，有很多火車零件適用于3D打印，包括咖啡機(jī)的備件、外掛鉤、方向盤蓋、頭枕框架、盲人旅行者的盲文路標(biāo)等等。

德國鐵路并不局限于使用一種3D打印技術(shù)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了塑料和金屬增材制造的不同優(yōu)勢。當(dāng)前德國鐵路公司用于塑料打印的材料主要是PA-12尼龍材料。用于金屬3D打印的材料主要是鋁合金材料，最近德國鐵路還開始通過3D打印來制造鈦合金零件。

通過與專門從事3D打印的公司合作，德國鐵路已經(jīng)能夠利用最先進(jìn)的增材制造技術(shù)，而不是投資設(shè)備本身。事實(shí)上，為了促進(jìn)物流部門增材制造解決方案，德國鐵路甚至于2016年9月成立了“移動增材制造”網(wǎng)絡(luò)。德國鐵路的移動增材制造網(wǎng)絡(luò)已有50名公司，其中包括西門子、Concept Laser、Materialize、EOS、Stratasys、Autodesk等公司。

像航空航天工業(yè)那樣，德國鐵路在采用3D打印零件方面面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是符合嚴(yán)格的安全要求。 某些方面，火車的安全要求甚至比飛機(jī)要嚴(yán)格得多，主要因?yàn)槌丝托枰�乘坐長時間，而這對零件的抗磨損性和穩(wěn)定性提出了很高的要求，并且列車的零件需要滿足阻燃的性能要求。

在家用電器方面，法國的家用電器零售商Boulanger在2016年就推出了在線的備品備件模型庫，向3D打印備品備件領(lǐng)域邁出了正式的一步。值得注意的一點(diǎn)是Happy 3D 中的備品備件數(shù)字模型，全部是Boulanger 自有電器品牌的備品備件的模型，Boulanger 并沒有動其他電器品牌后市場的蛋糕。我們也可以進(jìn)一步想象，未來三星、海爾、聯(lián)想等掌握產(chǎn)品CAD設(shè)計文件的家電品牌制造商會不會直接推出自己的備品備件3D模型庫？或者消費(fèi)者更接受由京東這樣的電商提供一站式的銷售和3D打印備品備件服務(wù)？

將3D打印應(yīng)用于后市場的公司特點(diǎn)都具備了產(chǎn)品線足夠獨(dú)特、備品備件需求量種類復(fù)雜且龐大的共同特點(diǎn)。通過3D打印技術(shù)不僅僅滿足了“隨時隨地”獲得備品備件的靈活性，還節(jié)約了這些公司保有大量備品備件的成本，簡化庫存管理和減少異地運(yùn)輸?shù)男枨蟆?br />
來源：3D科學(xué)谷
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