空客金屬打印A320隔離艙進(jìn)行得怎么樣了？

之前，空客與歐特克的The Living設(shè)計(jì)工作室合作，為空客A320飛機(jī)開(kāi)發(fā)了一個(gè)大尺寸的“仿生”機(jī)艙隔離結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)名稱為Scalmalloy，是通過(guò)新型超強(qiáng)、輕質(zhì)合金材料使用直接金屬激光燒結(jié)成型技術(shù)3D打印而成的。

據(jù)了解，Scalmalloy結(jié)構(gòu)在2016年進(jìn)行測(cè)試，計(jì)劃安裝在每一架新的空客A320上，用于分隔客艙后部的食品準(zhǔn)備區(qū)域。如今，2017年來(lái)到了，空客的這一計(jì)劃進(jìn)行得如何？

空客在2016年就致力于實(shí)現(xiàn)3D打印進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)領(lǐng)域，并且不僅僅是塑料3D打印，更是金屬3D打印。為此，空客的3D打印設(shè)備囊括了EOS 、Concept Laser、SLM Solutions等選擇性激光融化設(shè)備。并且其位于英國(guó)的工廠還通過(guò)Arcam的EBM選擇性電子束融化工藝制造零件。除此之外，空客還通過(guò)Sciaky的電弧焊3D打印設(shè)備以每小時(shí)高達(dá)1公斤的沉積速率來(lái)制造大型零件。

Scalmalloy結(jié)構(gòu)的亮點(diǎn)在于仿生學(xué)，不僅更輕，而且更強(qiáng)。比原來(lái)的結(jié)構(gòu)輕55磅，由于重量減輕效率，考慮到每家飛機(jī)的服役情況，這將累計(jì)帶來(lái)高達(dá)96000噸的二氧化碳排放量的減少。而如果未來(lái)將該結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到整個(gè)機(jī)艙，其節(jié)約將更為驚人，相當(dāng)于每年減少465,000噸的二氧化碳排放量，好比陸地上減少了96,000輛汽車對(duì)大氣的污染。所以說(shuō)，Scalmalloy結(jié)構(gòu)的價(jià)值不僅僅在于自身對(duì)材料的節(jié)約，更在于對(duì)能源的節(jié)約和環(huán)保的影響。

Generative Design－創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，歐特克有著非常明確的目標(biāo)和約束。該機(jī)艙結(jié)構(gòu)只能通過(guò)四個(gè)點(diǎn)連接到機(jī)身上。而且為了滿足應(yīng)急措施，還需要把一個(gè)分區(qū)中的一部分可以隨之被拆掉，使得一個(gè)擔(dān)架可以進(jìn)入柜中。

Scalmalloy生物的結(jié)構(gòu)靈感來(lái)源于細(xì)胞結(jié)構(gòu)，歐特克通過(guò)自定義的算法，使得該結(jié)構(gòu)特別適合于高強(qiáng)度，低重量要求的航空零件。結(jié)構(gòu)模塊像網(wǎng)絡(luò)一樣連接起來(lái)，可最大限度地減少材料的使用。更甚的是，這樣的結(jié)構(gòu)已經(jīng)被設(shè)計(jì)成高韌性的方式，一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)斷裂的時(shí)候，并不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)固性。該隔離結(jié)構(gòu)共需要122個(gè)3D打印部件，分七個(gè)不同的批次打印完成。

輕量化是Scalmalloy設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)，而與我們通常所見(jiàn)到的通過(guò)胞元結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕量化不同的是，每個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)都是相當(dāng)密實(shí)的，而通過(guò)這些密實(shí)的結(jié)構(gòu)件的“拼接”實(shí)現(xiàn)了重量輕、強(qiáng)度高的組合結(jié)構(gòu)。這在航空航天領(lǐng)域確實(shí)是有一個(gè)令人腦洞大開(kāi)的發(fā)現(xiàn)。

另外一個(gè)亮點(diǎn)是“化整為零”，將體積較大的結(jié)構(gòu)件分拆成像樂(lè)高一樣的組件，從而這些小的組件可以通過(guò)金屬打印的方式完成。盡管如此，通過(guò)相對(duì)較小的粉床床增材制造技術(shù)建造這些產(chǎn)品仍然是耗費(fèi)時(shí)間的。

空客最近展示了這一挑戰(zhàn)的解決方法通過(guò)EOS M400和Concept Laser的設(shè)備制造這些組件。根據(jù)增材制造的要求，通過(guò)軟件對(duì)建模結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化，使得每次的制造都能充分利用粉末床的構(gòu)建空間。

空客發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)的困難是3D打印件之間的連接，熱等靜壓后，空客需要重新測(cè)量每片組件，并找到連接的面，然后通過(guò)數(shù)控銑床的加工來(lái)實(shí)現(xiàn)組件之間的緊密接合。目前空客依靠手工作業(yè)來(lái)完成工序之間的銜接，空客計(jì)劃將粉末床制造用于Scalmalloy組塊的生產(chǎn)在兩年內(nèi)推廣開(kāi)來(lái)，然而這其中有不少的挑戰(zhàn)，如何通過(guò)完整的自動(dòng)化系統(tǒng)將這些工序銜接起來(lái)就是挑戰(zhàn)之一。

圖片：空客組件的機(jī)加工需要

當(dāng)然更大的選擇性激光融化3D打印設(shè)備也會(huì)對(duì)空客有幫助。如果可以加工較大的組塊，較大的尺寸將減少連接的數(shù)量，也就減少了必須通過(guò)銑床加工的工作量。并且還可以允許更多的組塊在一個(gè)加工過(guò)程中完成。如果未來(lái)通過(guò)更少的加工過(guò)程可以完成所有組塊，那無(wú)疑將是對(duì)加工效率的極大提升，金屬3D打印用于實(shí)際的生產(chǎn)將變得更具可行性。

來(lái)源：3d科學(xué)谷
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