3D打印如何助飛航空制造業(yè)?

paiwen   2017-01-18 17:35:58

目前,3D打印技術正在快速成熟并實現(xiàn)工業(yè)化、商業(yè)化。在民航管理部門適航許可的前提下,許多新型3D打印技術將為民航維修工業(yè)提供全新的生產(chǎn)與服務方式。其中,以下幾種工作模式有望成為全新的民用航空維修生產(chǎn)與服務方式。

首先,基于空地信息交流網(wǎng)絡,形成快速反應維修系統(tǒng),填補航材供應鏈漏洞。


對于一些大型航空公司而言,在旺季飛行中,飛機日利用率較高,即使航材供應系統(tǒng)能夠根據(jù)歷年的供應數(shù)據(jù)制定出合理的易耗件、常用替換件的航材儲備方案,仍無法避免一些突發(fā)故障所造成的航材損耗和缺件情況。在以前,遇到這樣的情況,飛機只能停場待件,造成不必要的損失。但如果利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡信息交流平臺,配合3D打印技術,則能夠形成快速反應維修系統(tǒng),從而減少飛機停場次數(shù),甚至杜絕因機務原因而造成的延誤。

  

這一系統(tǒng)的典型工作流程是:當飛機在外站短停檢查中甚至飛行過程中,外站機務人員或客艙乘務員發(fā)現(xiàn)飛機某些故障或客艙內需要更換某個零件時,可以通過拍攝飛機相關位置、相關零件并輔以語音、視頻和文字敘述的方式,借助飛機上的無線WIFI網(wǎng)絡,利用微信或企業(yè)內部交流軟件,發(fā)送給運控中心或下一站機務負責人員。下一站的相關機務人員即可提前著手準備所需更換的零件。


待飛機一落地,機務人員便能開展更換工作,從而有效縮短了排故準備時間,降低了因機械故障導致延誤的可能性。而當發(fā)現(xiàn)倉庫中并無儲備所需航材零件,或者飛機抵達的機場本身并無相應的航材倉庫時,放行人員仍能立即向快速反應維修系統(tǒng)中控制3D打印加工的人員發(fā)送相關的航材編碼,加工人員便能根據(jù)編碼從數(shù)據(jù)庫中調出零件的3D逐層建模STL信息數(shù)據(jù),選擇相應的熱塑性材料、共晶系統(tǒng)金屬以及各種合金和高分子材料作為耗材,打印所需航材。

  

需要說明的是,目前的3D打印技術,即便是家用級別的打印機,也已可以打印100微米級別的細小零件,大型的工業(yè)級打印機則可以直接打印尺寸超過1.2米的大型零件。

  

2014年8月,上海張江高科就曾耗時24小時打印出10棟建筑。在各種可打印零件中,除了普通的熱塑性塑料、石膏之外,還可以打印各類共晶系統(tǒng)金屬,這幾乎涵蓋了航空業(yè)內常用的杜拉鋁、鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼等材料。據(jù)悉,目前已有西方發(fā)動機制造廠商嘗試生產(chǎn)由3D打印技術配合特殊材質耗材制造的發(fā)動機葉片和發(fā)動機燃燒室零件,其耐用性、可靠性和性價比甚至超過了傳統(tǒng)機械加工生產(chǎn)的產(chǎn)品。

  

除了機械型材之外,3D打印技術甚至還可以進行不同材料之間的疊加打印,可以生產(chǎn)各種飛機操控、通信、電子系統(tǒng)上所使用的芯片。也就是說,只要經(jīng)過適航當局的PMA適航審定,同時具有符合要求的3D打印設備及耗材以及準確的零件建模信息數(shù)據(jù),航空公司的機務維修部門便可在任何一座機場按照航班的需要,以極低的成本在很短的時間內制造出故障飛機所需要的航材零件,不但可實現(xiàn)快速維修,更可有效降低航材供應成本。

  

相對于傳統(tǒng)的在一些樞紐基地建立大型航材儲備倉庫和維修機庫的維修模式,購買一套工業(yè)3D打印機,準備好相關的航空材料耗材,連上一臺有網(wǎng)絡的電腦,航空公司就可以迅速開展維修工作,其成本投入、響應速度較之傳統(tǒng)生產(chǎn)與服務模式要低廉和高效得多。

  

其次,生產(chǎn)特殊需要的自制工具并實現(xiàn)定制化公務機產(chǎn)品供應。

  

在機務維修工作中,很多時候維修企業(yè)都需要根據(jù)特殊的需要購買一些特殊的工具,如特殊螺母所需要的特種扳手、特種起釘器、專用的發(fā)動機托架、APU維修工作臺、襟翼垂尾維修腳手架等。以往,這些特種工具和設備或是需要花費高價進行購買,或是只能尋找不一定合用的設備進行替代,但在有了3D打印設備之后,機務維修企業(yè)就可以根據(jù)需要自行設計與制造,從而有效提高生產(chǎn)效率。此外,對于正在日益崛起的公務機和通用航空市場而言,客貨艙定制化也是航空維修的一項新服務,而根據(jù)客戶需要,打印客戶所需要的客貨艙特殊內部構件和設備,則可大幅度提高客戶服務體驗,并成為維修企業(yè)的新增盈利點。

  

事實上,3D打印設備還可以使用各種食用材料打印各種食品,對于航空公司而言,新型的3D打印航食無疑也可以為公司降低人力成本、提高客戶體驗提供新的契機。

  

最后,實現(xiàn)快速修補,減少飛機意外零件更換,延長飛機使用壽命。

  

飛機遭遇鳥撞,起落架、剎車轂軸承磨損,是飛機在航線維護過程中常見的問題,在以前遇到鳥擊,如果過于嚴重,飛機只能停場等待更換零件。而基于3D打印技術,一些特制的3D打印機則可根據(jù)相應的3D建模技術中所存儲的飛機完好零件的形狀與尺寸,對飛機蒙皮甚至發(fā)動機葉片被損傷部分進行噴印修復,從而使飛機無需停場即可繼續(xù)飛行。同樣的,對于一些磨損的軸承、飛機輪胎部件,如果沒有可更換的備用件,或磨損程度不值得更換的備用件,通過這種小范圍的修補則可大大降低飛機零件更換成本,延長飛機使用壽命。

  

事實上,3D打印技術正日益完善。其中,選擇性激光燒結、直接金屬激光燒結、熔融沉積成型、立體平版印刷、數(shù)字光處理、熔絲制造、電子束熔化成型、選擇性熱燒結、粉末層噴頭三維打印等新型3D打印技術已經(jīng)有了被用于國際空間站、汽車制造、建筑裝潢等行業(yè)的成功案例。航空維修業(yè)如果將這些成熟的3D打印技術應用于自身,將起到縮短維修等待周期,降低維修制造成本,提供特種定制、多樣化維修服務等多項作用,從而促進民航維修企業(yè)從傳統(tǒng)意義上的成本單位向效益單位轉型。

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