在未來你乘坐的航班可能將使用3D打印的引擎部件
發表時間：2018年11月29日瀏覽量：
增材制造正在許多行業獲得使用，航空航天更是如此。在之前文章中已多次談到3D打印火箭發動機以及西門子的渦輪葉片，越來越多的應用看起來似是如火如荼，讓很多人只有羨慕的份兒。航空工業是如此青睞3D打印，僅僅是因為它能節省成本、能進行復雜制造？波音、空客這些航空航天巨頭下一步又要走向何方？接下來，以空客為例，談一下航空應用，以及背后的認證問題。 空客選擇3D打印的原因 空客一直都在投資增材制造技術，該公司基于新的設計自由度，獲得了業界前所未有的創新生產解決方案。這里，我們再系統梳理一下3D打印制造方式的優勢： 零部件堅固耐用，性能優于鑄件、接近鍛件，甚至在一些情況下優于傳統鍛件； 節省材料，降低生產成本； 快速制造，加工周期短； 一體化制造，減少零件數量，降低組裝成本； 復雜結構制造，可制造傳統方法無法實現的復雜制件； 分布式生產，無需集中的、固定的制造車間。  在航空領域，最重要的是實現器件輕量化，飛機越輕，所需燃料越少，載客越多，可以再次降低成本使公司受益。3D打印在降低生產成本的同時，制造的部件具有優異的重量與強度比，這足夠引起航空公司的興趣。增材制造為航空業盈利實現了良性循環。 空客3D打印應用 除此之外，當某些部件（如座椅）需要升級改造，原有的分包商無法生產時，空客轉向增材制造解決問題。事實也證明，增材制造是最有效的解決方案。他們能夠重新設計零件并快速3D打印，而無需通過分包商制造與運輸，無需等待訂購周期，這在國內航空公司也實現了較好的應用。 空客下一步如何做？ 未來，空客會繼續增加增材制造技術的投資用于批量生產。自2019年1月起，空客新型客機發動機PDOS引擎支架將首次采用3D打印制造。空客公司與GE Additive和GE Aviation緊密合作，由后者生產的該3D打印發動機部件已獲得美國聯邦航空管理局（FAA）的批準。
GE 3D打印的鈷鉻合金引擎支架
PDOS支架也叫作電動門開啟系統支架，在引擎架構中起著非常重要的作用。具體的說，是當飛機在地面檢修發動機時，該支架可以打開和關閉發動機的風扇罩門。之所以放棄傳統加工方式進而使用3D打印，是因為后者能夠減少90%的材料浪費并能減輕10%的重量，不僅設計、加工周期短，還降低了總體制造成本。雖然這個支架仍是在地面使用，但這對于民用航空來說，仍然是一大進步，因為從認證角度來說，民航相比軍用的審查更為嚴格。 復雜的航空認證 看起來似乎就是一個簡單的零件，一項簡單的3D打印應用，但通過認證背后包含的內容頗多。下面，我們展示德國在增材制造領域資格認證的一些內容，幫助最終用戶在生產中成功應用增材制造技術。 1. 設備認證 用于打印的設備需要進行一系列的檢驗和測試，以客觀驗證是否滿足最終產品質量的所有必要要求，其中還涉及機器的安裝、運行以及維護程序。除一般質量管理所需的標準操作程序和工作說明外，機器認證在每個關鍵工序上需要詳細的作業指導書和標準表格。此外，還必須建立生產、維護和質量保證的協議。 
PDOS引擎支架由Concept Laser M2打印
2. 材料認證 材料認證直接涉及航空安全性，沒有經過認證的材料也不會被航空部門接納。這些認證包括用于航空航天裝備零部件增材制造的原材料制備工藝要求、規格、成分組成以及性能要求等。標準可以支持航空航天裝備關鍵部件的認證，并保證供應鏈內材料性質數據的完整性與可追溯性。  3. 質量與安全認證 為了保證零件質量，并監測材料、零件和工藝性能的偏差，必須建立持續、全面的質量保證。質量保證步驟必須包括在過程驗證中，并且它們的措施必須能夠檢測和評估零件性能。這些質量保證措施包括流程檢驗、粉末組成分析、精度測量、拉伸性能測試和無損檢測等。  4. 人員認證 只有合格的人員才能在工業“連續”生產中成功實施和鑒定高度復雜的增材制造工藝。由于航空業是要求苛刻和高風險應用的行業，增材制造人員資格的重要性將在不久的將來持續增長。德國因此出臺了增材制造從業人員國家標準DIN 35225，這其中就包括了激光粉末床熔融系統操作人員的身體和技能要求，如視力、動作協調性，以及理論和實際操作標準。德國人的標準，只怕具有很高的嚴肅性，操作人員通過嚴格認證的周期會很長。  上述提到的只是所有認證相關的一部分內容，倘若材料、設備工藝甚至環境發生改變，相關的認證還得從頭來過，而且經常要回頭看，這可以稱得上牽連甚廣，具體內容不做展開。如今關于認證的話題提的越來越多，門檻也越來越高，對于安全，是慎之又慎。 增材制造在航空領域大規模使用將是大勢所趨，只是時間問題，相關認證標準也會越來越成熟。成功實施合格的增材制造生產標準并創建可行的應用案例，必須在整個公司內傳播專業知識，這涉及研發、工程設計、生產采購以及一般管理部門，這些都將為通過認證并成功應用創造機會。這也突出表明，一般性的增材制造服務公司，越來越難以進入這個領域，看明白就好。 來源：3D打印技術參考 |
