將3D打印技術(shù)用于民航飛機(jī)備件生產(chǎn)已有多年時(shí)間，但絕大多數(shù)是塑料制成的，金屬部件甚至是承重部件則受到嚴(yán)格管制。近日，3D打印技術(shù)參考獲悉，歐洲航空安全局批準(zhǔn)了第一個(gè)在飛機(jī)上使用的3D打印承重金屬部件——用于IAE-V2500發(fā)動(dòng)機(jī)防冰系統(tǒng)的“A-Link”，該發(fā)動(dòng)機(jī)為空客A320提供動(dòng)力。
A-Link（A形連桿）由3D打印服務(wù)提供商Lufthansa Technik和空客子公司Premium AEROTEC開(kāi)發(fā)，其作用是在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣罩上固定一個(gè)環(huán)形熱空氣管道，后者可防止在飛行操作期間結(jié)冰，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上總共有九個(gè)A-Link零件。然而，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致A形連桿在其安裝孔處磨損，因此每隔幾年就需要更換備件。
由于A形連桿需要暴露在高達(dá)300攝氏度的溫度下，因此采用鈦合金制成。最初，該組件通過(guò)鍛造工藝制造，以滿足對(duì)材料性能的最高要求。然而，制造團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)的新制造方案通過(guò)激光粉末床熔融金屬3D打印逐層制造，在生產(chǎn)時(shí)不需要夾具或模具。此外，該過(guò)程可以節(jié)省材料，在3D打印之后，僅需要在某些功能表面上進(jìn)行非常小程度的材料去除。
在金屬增材制造方面，零件的機(jī)械性能受到打印參數(shù)的嚴(yán)重影響，因此，工藝認(rèn)證是一項(xiàng)復(fù)雜但至關(guān)重要的過(guò)程。為了驗(yàn)證A形連桿的3D打印工藝，Premium AEROTEC使用原型樣本進(jìn)行了“大量”打印測(cè)試，以微調(diào)構(gòu)建的可靠性和可重復(fù)性。在增材制造中，相同部件之間的尺寸差異始終存在問(wèn)題，但歐洲航空安全局認(rèn)為A-Link在這方面是安全的。測(cè)試的目的之一是與鍛造工藝的性能相匹配，Premium AEROTEC所打印的零件最終證明抗拉強(qiáng)度優(yōu)于傳統(tǒng)制造的同類產(chǎn)品。
作為認(rèn)證過(guò)程的一部分，Lufthansa Technik擴(kuò)展了其為歐洲航空安全局提供服務(wù)的能力，其中包括金屬3D打印。Premium AEROTEC首次向空客集團(tuán)以外的客戶提供系列3D打印組件——第一批A形連桿零件將用于漢莎航空機(jī)隊(duì)。
漢莎航空技術(shù)公司首席運(yùn)營(yíng)官表示，多年來(lái)他們一直在使用3D打印為飛機(jī)機(jī)艙生產(chǎn)部件，其中絕大多數(shù)是塑料制成的。使用金屬3D打印零件用作飛行承重部件則是首次，通過(guò)這種方式，不僅節(jié)省了相關(guān)組件的成本，而且還定義并驗(yàn)證了將這種開(kāi)創(chuàng)性制造方法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)相關(guān)金屬部件的所有必要流程。
因?yàn)锳形連桿零件的幾何形狀仍與原始零件基本一致，因此，承重金屬備件的首次航空認(rèn)證目前僅代表雙方合作的第一步，未來(lái)還將利用增材制造的優(yōu)勢(shì)對(duì)幾何形狀進(jìn)行有針對(duì)性的優(yōu)化。從理論上講，增材制造組件的成型沒(méi)有限制，因此它們可以更容易地生產(chǎn)，使用更少的材料，同時(shí)保持相同的強(qiáng)度和功能。雙方都打算在不久的將來(lái)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這些可能性。
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