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金属 3D 打印在航空航天中的应用途径

2023-03-20 15:21:32

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金属 3D 打印在航空航天中的应用途径如前所述,金属 3D 打印因其众多优势早早受到在航空航天领域的青睐,这种技术模式历经多年的发展已经很成熟。预计未来几年这个

金属 3D 打印在航空航天中的应用途径


金属 3D 打印因其众多优势早早受到在航空航天领域的青睐,这种技术模式历经多年的发展已经很成熟。预计未来几年这个应用率只会增长,特别是在整个航空航天业都在寻找提高行业可持续性发展方案的情况下。White 博士特别指出,随着设计新组件的需要,未来几年将更多地使用到金属 3D 打印。随着航空航天朝着电气化和氢能源等替代能源的方向发展,这一时代将很快到来。值得注意的是,很可能需要对整个飞机的飞机结构设计进行更改,而增材制造可能是其中的一个关键优势。这些技术以能够创建传统方法无法实现的几何形状而闻名,使用户能够***限度地提高结构设计、性能和安全性。


此外,还可以使用多种不同的 3D 打印技术。在评论该行业所使用的不同金属增材技术时,White 博士说:“简而言之,所有金属技术都在考虑之中。目标始终是通过有计划地降低成本或提高绩效来实现可持续的业务案例。该行业需要考虑超越组件认证以实现工业化的进展,我们希望在工业化中制造更多的零件。我们看到发动机使用到了粉末床熔融技术的高精度复原功能(即复杂部件),而航空结构通常会应用到定向能量沉积 (DED) 方法的高沉积率和大尺寸能力。“


粘合剂喷射也是一项常用的金属3d打印技术。Mike York 进一步证实了这一点:“在伊顿航空航天公司,我们使用的技术包括激光粉末床熔合(铝、钛、铬镍铁合金和不锈钢)、电子束粉末床熔合(钛)和金属粘合剂喷射(不锈钢)。”


材料也是增材制造过程的关键。Brian Hawkes 解释说:“所使用的材料也因应用场景和使用要求而异。钛具有高强度重量比,这对于航空航天至关重要,因为重量更轻的车辆消耗更少的燃料。镍基高温合金,如铬镍铁合金,由于能够在接近熔点的温度下工作,因此可用于高温环境。铝具有良好的导热性,适用于热交换器等应用。一般来说,通过传统制造方法在航空航天中广泛使用的材料也是增材制造的***候选者。” 


但是,一旦选择了工艺并决定了材料,金属 3D 打印在整个航空航天领域就有了许多创新用途。Hawkes 证实了这一点,并评论说:“在高温环境下运行、涉及传热或包含流体通道的组件多为复杂结构件,而增材制造就非常适合制造这种与关键航空发动机部件相关的组件,例如热交换器,叶轮、蜗壳等。”

White博士进一步指出了去年在ICAM 2022 上看到的一些令人印象深刻的应用。这包括终端应用部件。例如,空客目前正在使用增材制造在A350 WXB 的机翼挂架上制造一个支架作为结构部件,而航空航天巨头波音公司则转向使用 Norsk 的 DED 送丝技术来制造波音 787 后舱室支架。后者尤其值得注意,因为它表明由于材料成本和加工时间的减少,购买飞行率降低了 85%。

△空中客车公司使用金属 3D 打印技术制造的 A350 WXB 上的支架(图片来源:空中客车公司)


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