空客首次安裝3D打印鈦金屬零件在批量化生產(chǎn)的A350 XWB系列飛機上

鈦是昂貴的材料，3D打印技術(shù)對減少鈦金屬的浪費起到重要的作用。兩大飛機制造商空客和波音都已嘗試通過金屬3D打印技術(shù)直接制造鈦合金飛機零部件，從而有效的控制鈦合金零部件的制造成本。

空客的子公司Premium Aerote已經(jīng)完成了對Norsk Titanium（挪威鈦）公司的快速等離子沉積™ 設(shè)備的系列測試，并將這一技術(shù)用于生產(chǎn)空客A350 XWB飛機上的鈦合金零件。近日，空客宣布首次安裝3D打印鈦金屬零件在批量化生產(chǎn)的A350 XWB系列飛機上。

根據(jù)空客，3D打印零件已經(jīng)在其一些系列生產(chǎn)的空客飛機包括A320neo和A350 XWB測試飛機上使用，而此次的安裝標志著3D打印零件首次進入批量化生產(chǎn)的飛機上。

這款3D打印的零部件是由鈦制成的支架，可以裝配到飛機吊架中，該平面的部分有效地連接機翼和發(fā)動機。雖然這款3D打印的零件尺寸不大，但它在吊架結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。

空中客車公司的A350 XWB飛機是為了容納280到266名乘客而建造的，并被卡塔爾航空公司、新加坡航空公司和芬蘭航空等商業(yè)航空公司使用。除了現(xiàn)在整合3D打印元素之外，這架飛機也被稱為是第一架使其機身和機翼結(jié)構(gòu)主要由碳纖維增強塑料制成的空中客車飛機。

對于空客來說，將3D打印零件推向批量化生產(chǎn)應(yīng)用僅僅是個開始�？湛瓦�在精密的液壓零件領(lǐng)域進行著努力。核心零件方面，空客的努力包括始于2007年的3D打印擾流板液壓歧管項目，當時德國開姆尼茨工業(yè)大學和利勃海爾集團在德國政府基金的支持下展開航空液壓元件增材制造項目，2010年空客加入這個項目組。最終的制造方案是通過選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)制造擾流板液壓件，并將3D打印部分與其它液壓零件裝配在一起，3D打印的材料是Ti64鈦合金。為了將零件的應(yīng)用推進到批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，項目組正在重新思考如何將擾流板液壓件設(shè)計成一個完全集成式的增材制造零件，從而進一步簡化復雜的液壓件制造和裝配過程。

結(jié)構(gòu)件方面，空客與歐特克的The Living設(shè)計工作室合作，為空客A320飛機開發(fā)了一個大尺寸的“仿生”機艙隔離結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)名稱為Scalmalloy，是通過新型超強、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。目前，空客發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實的困難是3D打印件之間的連接，熱等靜壓后，空客需要重新測量每片組件，并找到連接的面，然后通過數(shù)控銑床的加工來實現(xiàn)組件之間的緊密接合。目前空客依靠手工作業(yè)來完成工序之間的銜接，空客計劃將粉末床制造用于Scalmalloy組塊的生產(chǎn)在兩年內(nèi)推廣開來，然而這其中有不少的挑戰(zhàn)，如何通過完整的自動化系統(tǒng)將這些工序銜接起來就是挑戰(zhàn)之一�？湛徒鉀Q這些零件進入批量化生產(chǎn)的障礙后，將為基于粉末床的激光熔化計劃進一步打開市場應(yīng)用前景。

空客在去年宣布計劃在未來飛機上應(yīng)用一半的3D打印零件。當然，這還有很長的路要走（甚至幾十年），不過空客將第一個增材制造的零件應(yīng)用到批量化生產(chǎn)領(lǐng)域，這是空客向其目標邁進的一小步。

目前，還有更多的3D打印項目在籌備和測試中，在空客測試飛機上運行的其他3D打印件包括金屬艙支架和排氣管等。無疑，空客在3D打印用于生產(chǎn)批量化零件方面邁出了堅實的一步。而空客在3D打印領(lǐng)域不僅有現(xiàn)實領(lǐng)域的想法又有關(guān)于未來飛機的大想法。在空客的設(shè)想中，未來飛機是仿生的、舒適的、更加環(huán)保的。在這方面，3D打印與飛機制造的結(jié)合有四大切入點：

仿生結(jié)構(gòu)：仿生結(jié)構(gòu)帶來材料使用率和力學性能的良好結(jié)合，這就是為什么增材制造會走進工廠，是增材制造的價值所在。3D打印技術(shù)與傳統(tǒng)制造方法相比可使各部件的重量輕65%�？湛偷母拍铒w機極為復雜，需要各種全新的制造方法：從弧形機身到仿生結(jié)構(gòu)，再到能讓乘客一覽藍天白云的透明蒙皮。

輕量化：輕量化與仿生結(jié)構(gòu)可以說是密切相關(guān)的。采用金屬激光熔融技術(shù)可制造出極為精細的結(jié)構(gòu)，甚至是骨狀的，也就是多孔的結(jié)構(gòu)。在未來的飛機設(shè)計中，部件將能夠有針對性地吸收力線，同時又符合輕量化要求，更耐久、節(jié)約資源、這將改善當前航空航天業(yè)的成本結(jié)構(gòu)。

部分替代鍛造：金屬3D打印技術(shù)特點突出，無需模具的自由近凈成形，且全數(shù)字化、高柔性，打印的零件材質(zhì)全致密、沒有宏觀偏析和縮松，具有較高的性能等都帶來代替航空領(lǐng)域鍛造技術(shù)的可能。

4D打�。�4D打印在航空航天領(lǐng)域，甚至可以用來調(diào)整機翼結(jié)構(gòu)以適應(yīng)不同的飛行情況。

此外，空客的競爭對手波音也在3D打印領(lǐng)域頻頻發(fā)力。2017年4月10日，3D打印設(shè)備廠商Norsk Titanium 公司獲得波音3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件的生產(chǎn)訂單。3D打印的鈦合金結(jié)構(gòu)件將被安裝在波音787 Dreamliner飛機中，它們將承受飛行中機身的壓力。波音通過快速等離子沉積™技術(shù)3D打印鈦合金結(jié)構(gòu)件，將最終為每架Dreamliner飛機節(jié)省200萬美元-300萬美元的成本。

來源：3D科學谷