【據(jù)33dprintingindustry網(wǎng)站2019年9月報(bào)道】 一種通過(guò)3D打印制作的新型驗(yàn)證工裝凸顯了增材制造(AM)面向大型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的能力。美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)制造和工業(yè)技術(shù)部(ManTech)表現(xiàn)出了對(duì)大尺寸聚合物基增材制造復(fù)合材料固化工裝的興趣。波音公司向ManTech的開(kāi)放式BAA提交了一份想法，針對(duì)用于生產(chǎn)航空航天復(fù)合材料部件的低成本熱壓罐工裝制造，評(píng)估增材制造技術(shù)的現(xiàn)狀。最初的驗(yàn)證工具適用于一款A(yù)FRL概念飛行器的機(jī)身蒙皮。波音與Thermwood公司簽訂了合同，使用其大尺寸增材制造(LSAM)機(jī)床制造該驗(yàn)證工具。
Thermwood LSAM機(jī)器采用垂直層打印(VLP)工藝提供創(chuàng)新的增材制造能力。垂直層打印AM工藝通過(guò)增加可打印組件的尺寸，顯著提升了成本效益，從而降低了大型工裝的裝配成本。為了使用高溫、熱壓罐可用的材料驗(yàn)證VLP工藝，波音和AFRL選擇3D打印了一段大型工裝，來(lái)評(píng)估LSAM的功能。這個(gè)中等尺寸的工裝在Thermwood位于南印第安納州的LSAM增材制造驗(yàn)證機(jī)床上制作，使用40毫米的打印芯，材料是25%碳纖維增強(qiáng)的聚醚砜(PESU)。
初始試驗(yàn)工裝具有與最終模具相同的寬度、高度和加強(qiáng)筋路徑，包含最終模具的所有主要特征，但長(zhǎng)度壓縮到僅為4英尺。最終的工裝將超過(guò)10英尺長(zhǎng)。這個(gè)中等尺寸的工裝作為使用VLP系統(tǒng)打印的第一個(gè)高溫工裝，獲得了里程碑式的成就。該工裝重量為367磅，需要5小時(shí)15分鐘打印。在精加工之后，探測(cè)了工裝的表面輪廓并測(cè)試了真空完整性。工裝通過(guò)了室溫真空測(cè)試并達(dá)到了尺寸表面輪廓公差。
該項(xiàng)目正在開(kāi)展下一步工作，生產(chǎn)一個(gè)全尺寸工裝。全尺寸工裝重約1400磅，需要18小時(shí)打印完成。波音和空軍正在仔細(xì)記錄項(xiàng)目的所有操作參數(shù)，以便將技術(shù)轉(zhuǎn)化到生產(chǎn)項(xiàng)目。與生產(chǎn)這些工裝的傳統(tǒng)方法相比，增材制造的熱壓罐工裝具有顯著的優(yōu)勢(shì)。3D打印工裝更便宜，可以在數(shù)天或數(shù)周而不是數(shù)月內(nèi)就制造出來(lái)。
AFRL對(duì)低成本可消耗飛行器技術(shù)(LCAAT)計(jì)劃的工裝制作方法非常感興趣，LCAAT計(jì)劃的目標(biāo)是打破成本增長(zhǎng)曲線并更快地開(kāi)發(fā)新系統(tǒng)。AFRL項(xiàng)目經(jīng)理Andrea Helbach表示：“我們對(duì)增材制造工裝能夠降低熱壓罐工裝的采購(gòu)成本和時(shí)間很感興趣。此外，AM工裝還支持飛行器設(shè)計(jì)的變化，并具有最小的非經(jīng)常性費(fèi)用。”
LCAAT計(jì)劃的制造負(fù)責(zé)人Craig Neslen表示：“未來(lái)部署低成本、但能力足夠的無(wú)人機(jī)將需要快速響應(yīng)的材料和制造工藝策略。增材制造的復(fù)合材料工裝是正在評(píng)估的眾多技術(shù)之一，以確保工業(yè)基礎(chǔ)可以處理未來(lái)的制造大規(guī)模提速要求，同時(shí)適應(yīng)周期性的系統(tǒng)技術(shù)更新活動(dòng)，這些活動(dòng)需要以可接受的成本進(jìn)行飛行器的少量設(shè)計(jì)變更。”
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