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Stratasys公司3D打印在航空领域的应用

时间:2016/7/5 15:47:47     企业:欧洲机床与智能制造网

    在航空领域,3D打印技术已经被证明从防燃的塑料件打印,到飞机隔离舱的金属结构件打印,再到喷油嘴这样的功能部件的打印是可靠、而且可行的。Stratasys公司在2003 年成立战略咨询部门,2011 年战略咨询部门为波音和维珍航空提供航空部件及工具的咨询服务,2012 年开始为欧洲航空业的部件供应商提供定制化的咨询和设计方案,2014 年空客在A350XWB上使用ULTEM9085 打印的部件,2015 年被Atlas5 号火箭选中提供飞行部件生产供应商,2015 年完成了3D 打印的无人机制作,时速每小时可达每小时240 公里。
3D 打印对于航空制造的意义
    3D 打印改变航空制造的构思、设计和生产方式。相对于传统的生产方式,更快捷、更柔性、更低价,对于航空制造具有重要意义。
    3D 打印可以提供柔性供应链。制造和购买不再是一次性的决定。当每一个零件都有3D 打印的版本作为替代品时,意味着拥有快速生产备用品的能力,同时不需要额外库存。同时,产品在设计开发后,样件可以快速生产,包括自己生产或者交给3D 打印服务公司生产。空客公司通过3D 打印超过1000多个零件,帮助按时交付A350XWB。
    3D 打印可以节约成本。用塑料更换金属,优化原材料使用率,提高BTF 比率。同时,可以通过3D 设计优化来实现组装整合,减少零件数量。Aviradyne Technologies 用3D 打印的核心结构来生产复杂形状的风轮机的叶片,相比传统的制造方式,成本由$27000到$13000,节约了52%,交货期由18 天到6 天,节约了67%。
    3D 打印可以缩短交货期。无需工具的生产大大缩短首次生产及后续更改计划的生产周期,批次处理可快速大量生产。Stratasys 直接打印团队通过3D 打印产能管理来达到高交货率。Kelly Manufacturing Company 通过采用3D 打印生产技术实现了某个航空部件的交货期从几周到几天的飞跃。相比传统的制造方式,成本节约5%,交货期缩短53%。
    3D 打印可以实现复杂设计的生产。在设计复杂形状部件时,无需考虑生产工具的限制,通过部件整合,可以减少部件数量及减重,还可通过优化设计、产品形状粘合以及中空件的使用,从而达到减重的目的。United Launch Alliance 通过3D 打印方式重新设计管道系统,减少部件数量、成本和重量。
    3D 打印还可以低成本的定制化生产。无工具的生产,意味着即使小批量、甚至单件生产也不会有更多的成本发生,不需要额外开模具。3D打印的生产方式使得复杂形状可以自由设计,可直接生产,也可以容易的加上产品名称、公司商标,没有任何限制。每一辆飞机都可以有定制化内饰,包括座椅扶手、座椅臂、飞机侧板内板、电子线束的固定件、支架和管道等。
Stratasys 有两种核心的3D 打印技术
    目前,有7 种应用相对广泛的3D 打印技术,每种有对应的材料及样件强度范围,也有相对应的应用。Stratasys 有两种核心的3D 打印技术,一种是熔融堆积成型,另一种是多材料喷射。熔融堆积成型是热塑性功能塑料丝加热至半融状态,被电脑控制挤出,层层堆积打印,形成部件。多材料喷射是通过紫外线固化的液体材料喷射成型,形成多颜色,多材料的打印样件,通常用于精细尺寸的原形设计。
Stratasys 在航空领域的应用案例
        
案例一:空客公司

    · 空客在A350XWB 上有超过1000 多个零件是使用ULTEM9085打印完成的。
    ·ULTEMTM9085 适用于航空内饰。
    ·3D 打印系统认证及认证的材料均Stratasys 提供。
    ·材料及工艺均被空客接受,适用为EASACS-25( 类同于FAAFAR Part 25)TC 认证, 用于A350XWB 整机安装。
    ·这个案例很好的诠释了3D 打印可以帮助航空业实现供应柔性连。
案例二:3D 打印喷气式无人机
    ·Aurora Flight Sciences(AFC)与Stratasys 合作完成。Aurora Flight Sciences 是航空专家,Stratasys 是3D 打印专家,并且有航空领域一定的知识和运用。
    ·通过GrabCAD 合作开发完成这个项目,这架无人机在行驶过程中,最大时速可达每小时240 公里。
案例三:3D 打印无人机机身
    ·机身结构高度复杂,运用拓扑优化,达到很高强度的重量比。
    ·人体工程学吻合的骨架设计,以取代传统的梁式结构系统。
    ·原组装部件重新设计,跟骨架合为一体,最后集成为一件。
    ·运用3D 打印使得组装部件可以自由设计,符合实际的需求,无需因复杂形状导致生产限制。
    3D 打印作为具有变革意义的创新技术,未来还会有越来越多的应用,尤其是个性化定制的终端产品领域会有更大发展。Stratasys 公司的产品无论是在航空领域还是在其他领域应用,都将推动3D 打印的进一步发展,最终实现降低企业成本、实现分布生产、融入创新功能的目标。

 

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