FDM 技术

FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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FDM 又称熔融沉积成型,是迄今为止使用广泛的 3D 打印工艺之一

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3D打印在航空航天领域的兴起

3D打印在航空航天领域的兴起

2021-07-28 11:42

Senior Aerospace BWT 已将 AM 整合到其运营中,以向客户提供 3D 打印部件

Stratasys 航空航天副总裁 Scott Sevcik 着眼于航空航天领域 3D 打印/增材制造 (AM) 的演变,它如何继续提高整个价值链的效率以及未来的生产挑战。

航空航天部门一直是新技术的早期采用者,不断寻求减轻飞机重量和成本。3D 打印/增材制造 (AM) 的出现证明了这一点——尤其是在供应链和售后市场中。

自 90 年代初 OEM 最初开始探索 3D 打印原型零件在飞机设计过程中的可行性以来,该行业已经取得了长足的进步。得益于重大的技术进步——最显着的是材料开发的进步——航空航天领域增材制造的应用范围迅速扩大。原始设备制造商现在受到增材制造所带来的生产敏捷性和效率的启发,很快就将该技术用于各种夹具和夹具应用,以满足工具需求。 

这些应用程序现在在我们的行业中普遍存在,以至于它们今天几乎被视为理所当然。取而代之的是,在过去五六年中,一个更大且持续的焦点集中在越来越多地使用 AM 来生产用于生产的飞行部件。空中客车公司最近与 Stratasys 的合同延期证明了这一点。多年来,空中客车公司在其 A350 飞机上成功部署了 3D 打印部件,现在正在扩大在公司整个飞机产品组合中采用增材制造技术,为其 MRO 运营创建备件。

细分这个飞行部件类别,我们继续看到原始设备制造商选择 AM 用于越来越多的机舱内部应用,但最近我们与领先的参与者合作开发也可以扩展到机舱以外的飞行部件的材料。一个很好的例子是波音公司,它最近对我们的 Antero FDM 材料进行了认证,以满足这一要求。这种特殊的材料具有高耐化学性和疲劳性能,可以承受接触液压油和燃料,确保其适用于整个飞机的大量零件。

空中客车正在其整个飞机组合中扩大使用增材制造,为 MRO 运营制造备件

对我来说,这概括了像我们这样的 OEM 和 3D 打印公司需要合作的方式,以进一步扩展 AM 的应用潜力。 

实现中心目标

不管挑战如何,大多数客户的目标是使用 AM 来 3D 打印部件,以减轻重量和成本,并且该技术在这方面有多种实现方式。

首先,使用高性能热塑性塑料代替金属部件可以显着减轻重量。在零件设计过程中还可以实现额外的轻量化。逐层叠加构建可以生产复杂的几何形状,例如传统方法无法实现的空心单元结构。我们看到客户经常利用这种几何自由度将多个组件合并为一个零件,而传统方法需要单独组装多个零件并需要更多劳动力。从根本上说,所有这些重量减轻意味着新电动飞机的燃料使用量减少或电池质量需要减少——这凸显了增材制造如何直接影响飞行经济性。

我们看到多个新平台正在开发中,创造了新市场,如城市空中交通或电动垂直起降 (eVTOL),以及超音速运输的重新启动。由于某些增材制造技术已经成熟,这些新平台有机会在设计和开发阶段利用增材制造的优势,而这在上一代是不可能实现的。我们在 Boom Supersonic 飞机的开发过程中特别注意到这一点,因为他们非常开放地分享他们如何制造下一代超音速乘用车的细节。XB-1 演示飞机携带数百个FDM打印部件。

Boom Supersonic 的 XB-1 演示飞机携带数百个 FDM 打印部件,包括这些(棕褐色)管道和支架组件

在制造成本方面,航空航天生产的本质非常适合 AM 的价值主张。与每年生产数百万辆汽车的汽车行业不同,每年仅生产几千架左右的新飞机。AM 使高投资工具变得多余,使原始设备制造商及其供应商能够快速且经济高效地生产小批量零件 - 在备件方面尤其有价值。能够充分利用按需、本地化生产的全部优势——准确的数量、需要的地点、需要的时间——避免了航空航天原始设备制造商的巨额成本。不受最低订购量限制,无需过度生产和大量库存,

获得更广泛的认可

当然,这些敏捷性、性能和效率提升属性已经被空中客车和波音等主要原始设备制造商认可了一段时间。然而,现在我们越来越多地看到 AM 在其供应链的下游被接受。BAE Systems 和 Senior Aerospace BWT 等客户就是最好的例子。发现他们自己的 OEM 客户现在完全欣赏 AM 提供的集体利益,他们已经能够将其作为事实上的解决方案集成到他们自己的运营中,提供坚固且可重复的 3D 打印部件,同时提高成本和时间效率在这个过程中为自己。

事实上,当谈到 AM 的广泛功能时,我不会提到在去年 Covid-19 危机早期使用它所见证的各种动态。毋庸置疑,航空航天部门受到了相当大的打击,导致飞机产量大幅下降。尽管随着航空航天公司能够迅速转向生产个人防护装备而创造了一些平衡,但我们仍然看到飞机生产率低于其他情况。 

然而,对低得多的零件数量的需求增加强调了 AM 的强大理由,例如它与传统制造技术(用于大批量、批量零件)的使用之间的自制分析和权衡已经发生了变化。

事实上,尽管我们的部门受到了负面影响,但事实证明,增材制造的敏捷性是一项重要的资产,并完美地强调了增材制造的论点:航空航天并不被认为是最灵活的部门,但在大流行的开始。意识到他们已经拥有将生产从飞机工具和零件转移到面罩然后迅速切换回来的技术,这让其中一些公司内的不知情和怀疑者睁开了眼睛,因为 AM 的优势正在显现。

因此,航空航天公司的决策者在面对持续的低速生产挑战并努力提高成本效益时,在仔细研究增材制造的论点时有了新的优势。 

对于我们这些在 AM 开发方面的人来说,它的好处已经很明显,无论是在全球大流行期间还是其他情况。尽管如此,我仍然相信 AM 可以提供更多的东西,因为我们将继续推动材料开发的新界限并开辟新的应用领域,以解决和满足客户持续不断且不断挑战的需求。

 

源文摘自:stratasys 

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