增材制造(3D打印) 助力航天航空业七大突破
复杂部件设计
传统的设计很大程度上会受到生产技术的限制。以往,工程师们设计前,几乎都先考虑铣削、旋转、铸造、锻造和焊接过程的可能性和限制性,一些拓补学优化的设计由于结构复杂无法是生产出来的。
增材制造可以制造出塑料及金属复杂部件,比如钢、铝等。航天航空中已经使用3D打印的Ti-6Al-4V钛合金和718铬镍铁合金来制作部件,这两种材料在几何结构上的灵活变动性很强,为创新设计提供了更广阔的空间。同时,3D打印也使得设计师们可以不用理会传统制造的限制,实现产品性能最大化。
GE航空也在利用增材制造生产涡轮叶片,这些涡轮叶片形状复杂,有利于减少气流阻力。用传统方式制造这些涡轮叶片,则会相当费力耗时。GE计划,到2016年将实现这些涡轮叶片的大批量增材制造。
LEAP航空发动机燃油喷嘴
设计落地
由于本身赋予了应对高设计难度的特性,增材制造能够将复杂部件转化为组件,实现了减量生产,直接减少了装配的时间与成本。更重要的是,它简化了最终设计模型的改动流程。
理论上说,落实一项设计时,通过焊接或其他方式进行,会损害最终产品的质量和耐用性,因此一般不倾向于组合多个部件。
GE制造出了一体化的燃油喷嘴,这些燃油喷嘴以往通常是由独立的20余个不同部件组合而成。用在通用电气LEAP航空发动机上的3D打印燃油喷嘴,相比传统方法制造的燃油喷嘴来说,耐用性要强5倍。
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