看東方航空如何將增材制造運用到民航維修改裝領域

來源：3D打印技術參考


作為中國三大國有骨干航空運輸集團之一，東方航空公司運營超過 600 架客貨飛機組成的現(xiàn)代化機隊，航線覆蓋全球 177 個國家、1062個目的地，新引進的B777寬體客機更是加密北美主要大中城市航線，為旅客提供更有品質的飛行享受。為了保證每一架飛機的安全飛行，旗下的東方航空技術有限公司承擔著航線維護、定檢維修與部件維修及采購的重要任務。

航空業(yè)因其超高的安全標準，常被視作較為“保守”的行業(yè)，東航是如何會想到引入增材制造這種新技術呢？2015年東航引入第一架全新波音777客機，出現(xiàn)了飛機座位指示牌印刷錯誤，該缺陷會讓該排座位的旅客左右秩序發(fā)生混亂。如向原廠采購備件，需等待180 天，費用約為1000美元，小小的錯誤所帶來的時間成本不菲。面對這樣小批量的定制化零部件需求，東航的工程師最終決定采用3D打印技術尋求解決方案。在三天時間內就就完成了制作，解決了小錯誤帶來的混亂影響，而折算成本僅需 50 元人民幣。正是那一次成功的嘗鮮，讓東航技術公司看到了增材制造技術的實際應用價值，也堅定了成立實驗室的計劃。

東航建增材制造實驗室成果顯著
2016年東方航空技術有限公司成立增材制造實驗室，利用滿足FAA和CAAC相關要求的ULTEM TM9085材料，搭配Stratasys Fortus® 450mc 工業(yè)級3D打印機，建立起了增材制造生產能力。在實驗室團隊努力下，東航完成了國內航空業(yè)首個將 3D 打印的客艙內飾件應用到民航客機上的技術創(chuàng)新。

在當年半年的時間內，增材制造實驗室已經陸續(xù)開發(fā)出客艙零件30多種，共生產了300多件成品零件裝配在飛機客艙內，實現(xiàn)了3D 打印客艙部件的標準生產流程。利用小批量低成本快速制造的優(yōu)勢，定制化的設計、開發(fā)、生產零部件，解決了過去易損零件訂貨周期長、成本高的問題，彌補了航材供應連的短板，保障了公司機隊的安全飛行，同時提高了乘客乘坐體驗。

據(jù)東方航空技術有限公司增材制造實驗室工程師陳之易介紹：“過去，在公司欠缺零部件生產能力時，在航線的例行維護上，客艙件出現(xiàn)開裂等損壞，只能通過原廠采購新零件，這樣一般需要 60 天甚至三個月以上的時間，甚至根本定不到貨。由于每種部件單次的需求數(shù)量有限，如果找工廠開模制作，成本上單價非常昂貴。同時在這個等待的時間內，飛機上帶有缺陷的部件會給乘客帶來不良的乘坐和使用體驗，這樣的問題在客艙中非常普遍，而原廠零件的售價也遠比利用3D打印出來的零件要高好幾倍。因此，目前我們利用 3D 打印技術，得以很好的為這個問題提供一種全新且高效的解決方案。”

3D打印模型號客機駕駛艙“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架

增材制造實驗室的高效運作，讓東航技術成功建立起從提出方案、部件設計、打印制造到審批安裝等一整套完整的增材制造部件生產使用流程，是東航技術公司轉型路線上的一只勁旅，在公司逐步形成專業(yè)化生產與產業(yè)化集成的競爭優(yōu)勢后，得以向行業(yè)領先的飛機全生命周期綜合維修服務商邁進一步。

典型案例：3D 打印“電子飛行數(shù)據(jù)包”支架與商務艙大型書報架
在成立三年不到的時間內，實驗室已開發(fā)了眾多 3D 打印客艙部件，比如座椅扶手、飛機艙門手柄蓋板、行李架鎖扣等內飾件，其中有兩個比較突出的應用案例：

其一為駕駛艙內的電子飛行數(shù)據(jù)包支架。起初，引進的飛機上并沒有這個支架，因如今的飛行員遇到問題后不用再翻閱厚厚的飛行手冊，可以在配備的電子飛行數(shù)據(jù)包上進行查詢，于是需要有一個支架作該系統(tǒng)的支撐與固定，實驗室受公司委托開發(fā)了該產品，借助 3D 打印技術的快速制造特點，產品設計迭代很快就定下了生產方案。目前，該支架已經用于空客330、320、波音737等公司機隊上。作為一個通用的輔助性零件，這個產品讓駕駛員得以更加安全方便的查詢飛行資料，同時滿足各種機型的安裝需求，靈活支持用戶選擇。目前已有多家航空公司咨詢與購買這套方案和產品。

3D打印B777 駕駛艙電子飛行包支持裝置裝機使用

第二個應用是客艙座椅后的書報架，在 B777 商務艙的旅客大型書報架，由于常會發(fā)生與餐車的碰撞，比較容易開裂損壞，容易劃傷乘客手指。由于該部件訂貨較為困難，實驗室立即著手對書報架進行建模、打印，然后經過后期處理與相關審批，將此 3D 打印部件安裝到飛機上，彌補了供應體系的短板也保證了乘客的舒適體驗，乘客本身可能并不會意識到這是 3D 打印的部件，但是對于東方航空而言，以最短的時間解決實際運營中的問題正是這項新技術所帶來的最大改變。

B777 商務艙書報架開裂

后處理完的 3D 打印書報架

以上兩個案例都是在東航技術公司增材制造實驗室的幫助下完成的，在彌補自身短板和提升機艙維護品質，保障乘客乘坐體驗方面，具有積極的意義。

ULTEM TM 9085 系列材料：唯一通過 FAA 認證的航空材料
東方航空技術有限公司之所以選擇 Stratasys Fortus®系列 3D 打印機，關鍵原因是Fortus ®系列機型支持眾多的材料之中，有一種ULTEM TM 9085材料，作為一種經過檢驗的高性能熱塑性材料，通過了美國聯(lián)邦航空管理局(FAA) 的認證，具備超高的強重比及 FST 評級（火焰、煙霧和毒性），適用于航空航天。

陳之易工程師介紹：“東方航空技術有限公司嚴格執(zhí)行飛機制造商的標準，波音公司與空客公司皆接受并認可ULTEM TM 9085材料作為打印零部件的耗材并通過測試得以在飛機上安裝使用，相關 3D 打印航材的力學、阻燃性等測試皆由制造商完成并上報當?shù)孛窈骄�。出于對�?guī)章的遵守和安全標準的考量，東航技術所使用的3D打印材料必須要滿足中國民航的相關規(guī)章，目前Stratasys的ULTEM TM 9085 材料滿足了這一材料標準，而Fortus®系列穩(wěn)定的打印表現(xiàn)也滿足需求，這也是東航選擇與 Stratasys 合作的重要原因�！�

未來計劃：從增材實驗到最終生產
東方航空技術有限公司的增材制造實驗室將從滿足公司內部需求的試點機構轉型發(fā)展成為一個具備產品研發(fā)、打印制造、后期處理、審批裝機為一體的先進制造部門。從實驗室到研發(fā)中心到成為擁有航空零部件生產資質的供應體系，為公司找到一個新的盈利點。

該實驗室未來將繼續(xù)擴大規(guī)模、提升產能，向零件小批量定制化生產邁進。陳之易工程師表示：“今后將引進的空客350新型客機，從公開資料顯示，裝有1000 多個3D打印的零件，當我們具備一定的3D打印能力之后，得到波音和空客的認可，就有可能直接在本地進行零件的小批量快速制造。在未來，3D打印和傳統(tǒng)加工技術一樣會變得普及，積極做好技術儲備在當前非常有必要”。

于此同時實驗室也將繼續(xù)挖掘增材制造在航空的應用，比如安全銷、收納盒、3D打印模具類應用、超大型部件的制作，以及定制各類飛機維修培訓教具等，不再局限于維修用途，不斷開拓更多的可能性。利用增材制造技術，實現(xiàn)部分零件的零庫存管理，按需制作，在數(shù)字化管理和智能制造上邁出堅實的腳步。

來源：3D打印技術參考