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Stratasys公司3D打印在航空領域的應用

時間:2016/7/5 15:47:47     企業:歐洲機床與智能制造網

    在航空領域,3D打印技術已經被證明從防燃的塑料件打印,到飛機隔離艙的金屬結構件打印,再到噴油嘴這樣的功能部件的打印是可靠、而且可行的。Stratasys公司在2003 年成立戰略咨詢部門,2011 年戰略咨詢部門為波音和維珍航空提供航空部件及工具的咨詢服務,2012 年開始為歐洲航空業的部件供應商提供定制化的咨詢和設計方案,2014 年空客在A350XWB上使用ULTEM9085 打印的部件,2015 年被Atlas5 號火箭選中提供飛行部件生產供應商,2015 年完成了3D 打印的無人機制作,時速每小時可達每小時240 公里。
3D 打印對于航空制造的意義
    3D 打印改變航空制造的構思、設計和生產方式。相對于傳統的生產方式,更快捷、更柔性、更低價,對于航空制造具有重要意義。
    3D 打印可以提供柔性供應鏈。制造和購買不再是一次性的決定。當每一個零件都有3D 打印的版本作為替代品時,意味著擁有快速生產備用品的能力,同時不需要額外庫存。同時,產品在設計開發后,樣件可以快速生產,包括自己生產或者交給3D 打印服務公司生產?湛凸就ㄟ^3D 打印超過1000多個零件,幫助按時交付A350XWB。
    3D 打印可以節約成本。用塑料更換金屬,優化原材料使用率,提高BTF 比率。同時,可以通過3D 設計優化來實現組裝整合,減少零件數量。Aviradyne Technologies 用3D 打印的核心結構來生產復雜形狀的風輪機的葉片,相比傳統的制造方式,成本由$27000到$13000,節約了52%,交貨期由18 天到6 天,節約了67%。
    3D 打印可以縮短交貨期。無需工具的生產大大縮短首次生產及后續更改計劃的生產周期,批次處理可快速大量生產。Stratasys 直接打印團隊通過3D 打印產能管理來達到高交貨率。Kelly Manufacturing Company 通過采用3D 打印生產技術實現了某個航空部件的交貨期從幾周到幾天的飛躍。相比傳統的制造方式,成本節約5%,交貨期縮短53%。
    3D 打印可以實現復雜設計的生產。在設計復雜形狀部件時,無需考慮生產工具的限制,通過部件整合,可以減少部件數量及減重,還可通過優化設計、產品形狀粘合以及中空件的使用,從而達到減重的目的。United Launch Alliance 通過3D 打印方式重新設計管道系統,減少部件數量、成本和重量。
    3D 打印還可以低成本的定制化生產。無工具的生產,意味著即使小批量、甚至單件生產也不會有更多的成本發生,不需要額外開模具。3D打印的生產方式使得復雜形狀可以自由設計,可直接生產,也可以容易的加上產品名稱、公司商標,沒有任何限制。每一輛飛機都可以有定制化內飾,包括座椅扶手、座椅臂、飛機側板內板、電子線束的固定件、支架和管道等。
Stratasys 有兩種核心的3D 打印技術
    目前,有7 種應用相對廣泛的3D 打印技術,每種有對應的材料及樣件強度范圍,也有相對應的應用。Stratasys 有兩種核心的3D 打印技術,一種是熔融堆積成型,另一種是多材料噴射。熔融堆積成型是熱塑性功能塑料絲加熱至半融狀態,被電腦控制擠出,層層堆積打印,形成部件。多材料噴射是通過紫外線固化的液體材料噴射成型,形成多顏色,多材料的打印樣件,通常用于精細尺寸的原形設計。
Stratasys 在航空領域的應用案例
        
案例一:空客公司

    · 空客在A350XWB 上有超過1000 多個零件是使用ULTEM9085打印完成的。
    ·ULTEMTM9085 適用于航空內飾。
    ·3D 打印系統認證及認證的材料均Stratasys 提供。
    ·材料及工藝均被空客接受,適用為EASACS-25( 類同于FAAFAR Part 25)TC 認證, 用于A350XWB 整機安裝。
    ·這個案例很好的詮釋了3D 打印可以幫助航空業實現供應柔性連。
案例二:3D 打印噴氣式無人機
    ·Aurora Flight Sciences(AFC)與Stratasys 合作完成。Aurora Flight Sciences 是航空專家,Stratasys 是3D 打印專家,并且有航空領域一定的知識和運用。
    ·通過GrabCAD 合作開發完成這個項目,這架無人機在行駛過程中,最大時速可達每小時240 公里。
案例三:3D 打印無人機機身
    ·機身結構高度復雜,運用拓撲優化,達到很高強度的重量比。
    ·人體工程學吻合的骨架設計,以取代傳統的梁式結構系統。
    ·原組裝部件重新設計,跟骨架合為一體,最后集成為一件。
    ·運用3D 打印使得組裝部件可以自由設計,符合實際的需求,無需因復雜形狀導致生產限制。
    3D 打印作為具有變革意義的創新技術,未來還會有越來越多的應用,尤其是個性化定制的終端產品領域會有更大發展。Stratasys 公司的產品無論是在航空領域還是在其他領域應用,都將推動3D 打印的進一步發展,最終實現降低企業成本、實現分布生產、融入創新功能的目標。

 

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