從模型飛機到無人機、噴氣機和火箭，你可能會發(fā)現(xiàn)很多正在飛行的飛機正在使用3D打印的零件。而這種趨勢只會繼續(xù)增加，英國ATI Horizon Additive Manufacturing等財團正在努力開發(fā)航空航天領(lǐng)域的先進制造方法。

Horizon AM目前專注于生產(chǎn)飛機用金屬輕質(zhì)部件的新型增材制造技術(shù)，它們將創(chuàng)造更實惠的生產(chǎn)方法，減少浪費，允許按需生產(chǎn)近凈形狀。

“已經(jīng)建立了以這種方式制造飛行部件的可行方法，其目的是利用這些制造方法的高幾何復(fù)雜性和多材料能力，以實現(xiàn)用于下一代飛機的先進飛機部件，從而讓英國航空航天設(shè)計和制造走在前沿，”航天技術(shù)研究所最近在新聞稿中就Horizon和一個新案例進行了研究。

該聯(lián)盟由一群有興趣為航空航天部件創(chuàng)造新型AM技術(shù)的合作伙伴于2014年成立。由GKN Aerospace領(lǐng)導(dǎo)，該財團還與以下機構(gòu)建立了合作伙伴關(guān)系：

雷尼紹

歐特克

謝菲爾德大學

華威大學

該聯(lián)盟的項目包括11個工作包，其中包括：

AM材料

設(shè)計要求

AM設(shè)計

優(yōu)化

聚合物AM

AM流程的理解

AM的后期處理

AM的NDT

“ATI Horizon (AM)計劃的重點是通過GKN的技術(shù)準備評估（TRA）流程推進三項關(guān)鍵的AM技術(shù)，以便將其發(fā)展為可行的生產(chǎn)流程。迄今為止，聚合物AM和TRL 4用于LPB的TRL 3已經(jīng)實現(xiàn)。它還與其他ATI項目和GKN站點合作，為在WIST和ALFET開發(fā)的下一代防冰系統(tǒng)的飛行試驗生產(chǎn)飛行測試硬件。TRL 4的重點將從過程轉(zhuǎn)向產(chǎn)品開發(fā)，重點是聚合物TRL 4。該案例研究指出，LBP的TRL 5和EBM技術(shù)的持續(xù)工業(yè)化，實現(xiàn)了TRL 4的高速發(fā)動機部件?！?/span>

這個財團增加了20名工程師（以前只有8名），現(xiàn)在他們有10臺3D打印機。他們在材料分析實驗室使用多種材料，專注于生產(chǎn)而不需要后處理，并且與AM客戶“加強合作”。

由于通過從ATI Horizon獲得的技術(shù)發(fā)展，GKN的優(yōu)勢在于與現(xiàn)有客戶合作生產(chǎn)需要快速交付的試飛硬件。通過這種合作，GKN可以將AM應(yīng)用到客戶業(yè)務(wù)的其他領(lǐng)域。

兩個案例研究已經(jīng)完成，首先圍繞NextGeneration Ice Detection系統(tǒng)進行研究，因為該聯(lián)盟也與其他主要實體合作，包括其他GKN部門。他們使用激光粉末床組件舉行新型飛機光學冰探測器（OID）和下一代防冰加熱墊。

研究小組在他們的案例研究中表示：“這個組件被連接在一個儀表塔上，并且使用由設(shè)施擁有的BAe 146-301大型大氣研究飛機（ARA）進行飛行測試，用于空中大氣測量（FAAM）”。

項目如下：

激光粉床AM對TRL 5

朝向TRL的光學冰探測器6

朝向TRL 6的防冰加熱墊（ALFET）

“AM部件需要與飛機的儀器罐、OID傳感器和外部視頻攝像頭連接，以驗證冰是否已經(jīng)累積。”

研究人員補充說：“盡量減少零件外表面的表面粗糙度，并保持AM零件和其他金屬零件之間所需的緊公差，這一點很重要?！?/span>

第二個案例研究在整個生命周期中研究添加劑制造設(shè)計（DfAM）。研究人員探索了電梯鉸鏈支架上的仿真驅(qū)動設(shè)計方法。通過仿真驅(qū)動設(shè)計，他們發(fā)現(xiàn)可以制造出重量減輕50％的復(fù)雜零件。不僅如此，這些零件現(xiàn)在可以用3D打印來生產(chǎn)。這意味著機翼設(shè)計提供了更高的性能、效率，甚至節(jié)省了成本。因此，飛機發(fā)動機也將更有效地運行。

這個工作包的目的是使用五（5）個不同的軟件包為五（5）個不同的電梯鉸鏈支架優(yōu)化設(shè)計規(guī)劃一個單一的AM過程。該設(shè)計將在鉆機上進行建造和機械測試，并獲得所有合格的預(yù)期。

他們引用電梯鉸鏈支架的好處如下：

降低買入飛行比率，從3.5降低到大約2-1.5；

重量減輕高達53％；

部件數(shù)量可能減少；

設(shè)計時間可能縮短10倍；

“這項研究提供的證據(jù)表明，在傳統(tǒng)的制造工藝范圍內(nèi)設(shè)計的零件可以被優(yōu)化的零件取代，從而節(jié)省成本和重量。作為AM的一個組成部分的結(jié)構(gòu)部件組件的更廣泛的應(yīng)用被確定為進一步的潛在發(fā)展領(lǐng)域?！?/span>

“該項目的相對有限的范圍已經(jīng)發(fā)展到TRL4在飛機結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)。這項工作已通過其中一個部件的靜態(tài)強度測試進行驗證。這項技術(shù)將推動到TRL6并進行飛行演示，”研究人員總結(jié)道。

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來源：3D虎