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航空小科普:3D打印 和造飞机有啥关系?

2019-12-30 13:50:09 中国航空新闻网 新舟领航

这个时代淘汰你,连声招呼都不打!物联网、大数据、机器人、人工智能、3D打印......每天都会有无数新鲜词汇冒出来,整个人随时可能进入懵圈状态。可对于引领“智造”潮流的航空工业而言,上面那些只是基础技术罢了~今天,小编就来简单和大家聊聊3D打印。

3D打印是个啥?

3D打印又被称为增材制造,即在计算机的控制下,不断添加、层叠原材料的一种技术。它的原理其实很简单:以3D数字模型文件为输入,利用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物品。

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铣削加工

举个例子:传统的机械制造工艺就像在做减法,车铣刨磨诸般加工手段都会将多余的材料从工件中削除;增材制造则是做加法,它通过一层又一层原材料的“生长”来制造物品。这种渐进式的制造工艺,便于生产一些结构异常复杂的物品,而它们靠传统手段却很难完成。

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3D打印

这项只有30年左右历史的新技术“神通广大”,应用领域涉及建筑、工程、医疗、汽车、工业设计、珠宝......而对于航空制造业而言,3D打印技术的好处是显而易见的。

和造飞机有啥关系?

如何尽量减轻机体重量又不会降低结构强度一直就是航空业要优先解决的难题之一。每减重一公斤,即意味着在飞机全寿命周期内节省大量燃油,省油就是少花钱、少排放二氧化碳。多喷头的3D打印机能够对多种金属或非金属材料进行组合打印,打印的物品具备了与单一材料所不同的物理和力学特性;打印物品的一体化成形又可以减少结构零件、简化结构装配、减轻结构重量。这样一来,民用飞机就会更轻、更快、更环保。

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3D打印近净成形舱门零部件,金属沉积层清晰可见

我们知道,造一架民用飞机并非易事——它要兼具安全、经济、舒适和环保等特性,设计和研制周期可用漫长来形容。如果借助计算机图形数据得到任意复杂的几何形状,之后进行加工制造,期间无需复杂且昂贵的模具,只需一台合适的打印机,那么复杂结构件的设计和验证流程都将得到极大简化,零部件的生产周期也会极大缩短。比如,发动机涡轮叶片如果使用传统的浇铸工艺可能要一年甚至更久的时间,而借助3D打印技术只需几天便可生产出来,用于原型或试验平台。

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3D打印LEAP发动机燃油喷嘴

“飞机只有在天上才能赚钱”。可很多时候,飞机会停留地面等待由原始设备供应商提供的维修零部件。如果是一架停产多年的老飞机,某些零部件库存耗尽、无法供应呢?伴随着3D打印技术的不断发展,快速、按需打印零部件将成为寻常之事,这样既缩短了维修周期,又节省了运输、库存的成本,上述问题迎刃而解......

值得一提的是,3D打印技术的研发应用是一个极复杂的过程,尤其是在民机产品上的应用。这一过程少不了严格的法规约束和监管机构参与,新材料、新物品应用的前提条件是确保飞行安全性。不过,恰如沈括“此物后必大行于世”之言,未来,3D打印技术于航空制造业必大有可为!

责任编辑:助理编辑 贾茹