​盤點航空航天領(lǐng)域應(yīng)用3D打印技術(shù)進行生產(chǎn)、修復(fù)的情況

來源：航空制造網(wǎng)

背景：3D打印技術(shù)作為智能制造“工業(yè)4.0”的核心技術(shù)之一廣受全球制造業(yè)的追捧。航空航天領(lǐng)域，也因為對復(fù)雜精密構(gòu)件快速制造的需求，對昂貴材料降本增效的需求，對重型材料輕量化的要求，以及對材料強度的需求等等，已經(jīng)向3D打印技術(shù)伸出橄欖枝。

3D打印技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)勢
第一，快速原型驗證，快速迭代，用傳統(tǒng)工藝制造渦輪葉片，期間需要開模具，從設(shè)計到制造大約需要半年時間；而用增材技術(shù)可以快速在一個月之內(nèi)實現(xiàn)迭代：在2017年GE航空決定將這一技術(shù)投入到GE9X發(fā)動機的低壓渦輪葉片，該發(fā)動機將被運用于波音777系的后續(xù)機型。

第二，提升設(shè)計自由度，過去設(shè)計非常復(fù)雜的構(gòu)件很難制造或者成本非常高，甚至根本無法制造。利用增材制造工藝，可以用相對簡單的方式生產(chǎn)高度復(fù)雜的二維或三維金屬部件，這是整體形成由實心和網(wǎng)格部分組成的結(jié)構(gòu)部件的可行方式。

第三，降低成本，它不需要模具，可以快速地行進一些制造，此外就是修復(fù)，對于民用航空來說維修是很大的問題。要降低成本，用增材的方法可以降低成本五分之一，比如整體葉盤、葉片等等。


世界兩大飛機制造商早已率先步入3D打印領(lǐng)域
相關(guān)報告顯示，2018年3D打印產(chǎn)品在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用占比約19%，以1%的差別略低于榜首的工業(yè)機械。諸如空客和波音兩大飛機制造商早已率先步入3D打印時代，將3D打印技術(shù)應(yīng)用于飛機零部件制造中。

空客在2016年已經(jīng)運用直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）技能制作出了一個名為Scalmalloy的超強度仿生學合金阻隔構(gòu)造，這個無窮的綜合性金屬3D點設(shè)備在可重復(fù)性、出產(chǎn)率和靈活性方面是其它同類體系的10倍。

3D打印的Scalmalloy機艙阻隔構(gòu)造

在2003年，波音就通過美國空軍研究實驗室來驗證一個3D打印的金屬零件，這個零件是用于F-15戰(zhàn)斗機上的備品備件。通過3D打印加工鈦合金，替代了原先的鋁鍛件，而鈦合金的抗腐蝕疲勞更高，反而更加滿足這個零部件所需要達到的性能。

知名OEM公司的應(yīng)用歷程及趨勢
美國GE公司的燃油噴嘴從1996年開始做研究，用了16年時間通過適航論證，涉及到諸多實驗內(nèi)容，比如原型驗證、扇形全環(huán)一直到飛行試驗，期間經(jīng)歷了相當漫長的周期。從GE公司來看，其明確的趨勢就是向整機應(yīng)用的發(fā)展。如新渦槳發(fā)動機，855個零件簡化到12個零件，用30%零件用增材的方法，提高了功率，降低油耗，減少重量。

P&W公司（Pratt & Whitney Group）作為美國最大的兩家航空發(fā)動機制造公司之一，利用EBM技術(shù)完成了核心同步環(huán)支架，過去利用3D打印技術(shù)制造的大多是靜止件，2018年他們用了整體葉盤，這是發(fā)動機上非常重要的轉(zhuǎn)子件，取得了不錯的成效，開啟了我們增材制造在轉(zhuǎn)動件上的應(yīng)用。

未來的挑戰(zhàn)以及今后的趨勢
“增材制造技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用最大的問題就是適航認證，全部環(huán)節(jié)都要有標準，性能數(shù)據(jù)必須要可靠”--中國航發(fā)商發(fā)雷力明在2019TCT亞洲峰會上提到。

在2020年TCT亞洲峰會的舞臺上主辦方將邀請到中國科學院空間應(yīng)用工程與技術(shù)中心的副研究員趙偉，中國航空制造技術(shù)研究院高級工程師陳新松，以及德國空客首席產(chǎn)品開發(fā)官Jonathan Meyer等重量級嘉賓參與2020 TCT亞洲峰會—航空航天論壇的分享與探討，屆時將與到場聽眾一起暢談增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域未來的挑戰(zhàn)與趨勢。