美國(guó)sae網(wǎng)站2015年8月11日刊文，介紹3D打印在航空航天業(yè)的前世今生。
3D打印技術(shù)【又稱增材制造(AM)，可制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴嘴、太空飛行用金屬火箭噴油嘴等】起源于航空航天業(yè)者對(duì)用何種技術(shù)制造出更好零件的探索。航空航天業(yè)能否繼續(xù)擴(kuò)大采納AM的關(guān)鍵在于以下因素。
招募和培養(yǎng)專業(yè)人才
如不涉及昂貴模具和結(jié)構(gòu)改變，學(xué)習(xí)運(yùn)用AM而非僅把傳統(tǒng)零件轉(zhuǎn)成AM零件的年輕工程師會(huì)接受由AM提供的迭代(不斷用變量的舊值遞推新值)設(shè)計(jì)工藝。把AM整合進(jìn)制造商生產(chǎn)線帶來(lái)的轉(zhuǎn)型與擁護(hù)該技術(shù)的年輕工程師一道具有里程碑式的換崗意義。2015年“沃勒斯(全球最權(quán)威AM業(yè)獨(dú)立咨詢機(jī)構(gòu))報(bào)告”強(qiáng)調(diào)及早對(duì)年輕設(shè)計(jì)師開(kāi)展AM培訓(xùn)，使之考慮專門為AM設(shè)計(jì)零件而非被約束在傳統(tǒng)制造局限中;但教育培訓(xùn)資源的全球性短缺影響它實(shí)現(xiàn)所有潛力。
多元化隨標(biāo)準(zhǔn)化而來(lái)
很適合中小制造商的3D打印法通過(guò)降低計(jì)劃研發(fā)成本并經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)一次性、小批量零件的工藝交付高性能熱塑性塑料產(chǎn)品。想投資3D打印的公司必須跨越的兩個(gè)關(guān)鍵障礙是標(biāo)準(zhǔn)化和FAA認(rèn)可的設(shè)計(jì)許可。由于標(biāo)準(zhǔn)(確保3D打印工藝可靠地生產(chǎn)穩(wěn)定、已知機(jī)械性能的零件)還未出臺(tái)，因此想涉足投資3D打印的中小公司仍在持幣觀望。大型航空航天公司瓜分了研發(fā)該技術(shù)工藝標(biāo)準(zhǔn)的工作：美國(guó)制造(有66家成員機(jī)構(gòu)的美國(guó)制造業(yè)創(chuàng)新研究所)、ASTM(美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì))和SAE國(guó)際(國(guó)際自動(dòng)機(jī)工程師學(xué)會(huì))等機(jī)構(gòu)發(fā)起的研發(fā)術(shù)語(yǔ)、測(cè)試方法和工藝改進(jìn)倡議正在進(jìn)行之中。
復(fù)雜性與定制零件
3D打印可通過(guò)允許合并多個(gè)組件來(lái)建造單個(gè)部件而大大簡(jiǎn)化復(fù)雜零件，因而削減緊固件、膠粘劑和焊接總體用量，從而減少與接合相關(guān)的潛在故障模式，最小化組裝時(shí)間并簡(jiǎn)化物料清單和庫(kù)存管理，從而降低成本、提高生產(chǎn)率。
NASA把3D打印用于火箭噴油嘴替代制造方法的探索是該技術(shù)導(dǎo)致制造勞動(dòng)與時(shí)間難以置信地降低的最好范例。最近，3D打印和增材制造解決方案全球領(lǐng)導(dǎo)者美國(guó)Stratasys公司與NASA馬歇爾太空飛行中心合作研制原來(lái)有163個(gè)分立部件的功能樣機(jī)噴油嘴(使之成為所設(shè)計(jì)過(guò)的NASA最復(fù)雜火箭發(fā)動(dòng)機(jī)零件)，他們用3D打印技術(shù)大大簡(jiǎn)化了其結(jié)構(gòu)。
3D打印能需要的位置增加復(fù)雜度：很容易繪出由直線和圓構(gòu)成的簡(jiǎn)單幾何圖形，零件減少也簡(jiǎn)化了制備方法，如在應(yīng)力集中處常選用整體更厚的備料;3D打印還可進(jìn)行局部加強(qiáng)，如在需加強(qiáng)區(qū)域用蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)、在載荷較小或零載荷段移除材料。
3D打印的定制化收益使航空公司和總裝中心能比傳統(tǒng)制造更具成本效益率地創(chuàng)建小批量零件。為獲得精致的表面，用戶轉(zhuǎn)向3D打印工藝如DMLS(直接金屬激光燒結(jié))和SLS(選擇性激光燒結(jié))及精加工工藝(拋光表面層)。
前景
stratasys公司預(yù)測(cè)，未來(lái)10年內(nèi)每架商用飛機(jī)上都有3D打印零件。
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