猶記上周五（5月5日），國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919承載著幾代航空人的大國(guó)航天夢(mèng)成功沖上云霄阱驾，圓滿(mǎn)完成了首飛任務(wù)就谜。在為中國(guó)航空工業(yè)帶來(lái)歷史性突破的同時(shí)，C919的成功首飛也標(biāo)志著世界天空正式步入A B C同臺(tái)競(jìng)技的新時(shí)代里覆！

A B C時(shí)代的大飛機(jī)角逐丧荐，將更加注重飛機(jī)本身的設(shè)計(jì)、乘客的舒適性哮瓦、對(duì)環(huán)境的影響等圣辩。諸如在C919的攻堅(jiān)過(guò)程中，中國(guó)商飛團(tuán)隊(duì)就在輕量化岛盗、復(fù)合材料匆罗、3D打印的運(yùn)用等方面狠下工夫终于，以確保我們?yōu)橹湴恋腃919能夠讓全球乘客都體驗(yàn)到中國(guó)智造的無(wú)窮魅力。

而在歐特克專(zhuān)門(mén)設(shè)立的前瞻性研究機(jī)構(gòu)Pier 9记辖，也有來(lái)自設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域的一眾大拿正在集中研究如何讓未來(lái)鷹擊長(zhǎng)空的大飛機(jī)更加輕盈禁脏、環(huán)保。

變輕第一步：傳統(tǒng)金屬鑄造+前沿增材制造

研究科學(xué)家Andreas最近一年就一直在Pier 9研究如何將古老的金屬鑄造工藝和3D打用缙浴（增材制造）這種新技術(shù)相結(jié)合谣泄，讓大飛機(jī)的座椅在保持原始設(shè)計(jì)強(qiáng)度的同時(shí)還能夠大幅減輕重量。Andreas依靠歐特克Netfabb軟件的人工智能算法生成了復(fù)雜的座椅幾何結(jié)構(gòu)惫饲，這種呈斜格狀且表面經(jīng)過(guò)優(yōu)化處理的座椅相比以往傳統(tǒng)的飛機(jī)座椅更加輕盈褂圣。其中一大顯而易見(jiàn)的優(yōu)勢(shì)便是飛機(jī)的油耗量能夠大幅減少，每年可為航空公司省下數(shù)百萬(wàn)美元的燃油費(fèi)用裤础，并大大降低碳排放量懊悯。

圖1 設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件生成的格架結(jié)構(gòu)特寫(xiě)，這個(gè)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜苔严，非常接近自然狀態(tài)

在這一過(guò)程中定枷，Andreas首先利用增材制造打印了飛機(jī)座椅模型，然后再將之用于大規(guī)模的實(shí)際生產(chǎn)届氢。這種方法在最大程度上結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)——相比其他金屬成型技術(shù)欠窒，3D打印可以輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜的斜格狀幾何結(jié)構(gòu)，將打印好的模型制作成陶瓷模具則可以利用更經(jīng)濟(jì)的鑄造技術(shù)大量生產(chǎn)座椅框架退子。

變輕第二步：突破材料限制+制造流程優(yōu)化

此外岖妄，Andreas還與密歇根鑄造廠展開(kāi)合作，并發(fā)現(xiàn)了減輕座椅框架重量的另一個(gè)方案——采用鎂合金代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋁合金材料進(jìn)行鑄造寂祥。因?yàn)殒V合金雖復(fù)雜荐虐，但鑄件重量卻比鋁合金輕35%左右。

帶著新想法丸凭，Andreas再次回到Pier 9福扬，利用Netfabb軟件針對(duì)鎂合金重新進(jìn)行零件的模擬和驗(yàn)證。此后惜犀，密歇根鑄造廠在更新的三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了建模铛碑，之后再用制作好的陶瓷模具鑄造零件——盡管最初只是小批量的生產(chǎn)，但令人驚喜的是势纺，在生產(chǎn)過(guò)程中他們證實(shí)了這個(gè)生產(chǎn)流程完全可行赦锰，此后平均每?jī)商斓淖萎a(chǎn)量就能增加到160個(gè)。

圖2 Andreas Bastian展示新座椅框架的輕盈身姿

興奮之余演茂，Andreas與Pier 9的成員圍繞座椅框架原型進(jìn)行了相關(guān)測(cè)算灼址，并得出了一組驚人的計(jì)算結(jié)果：那就是如果空客公司將A380飛機(jī)上的615個(gè)座椅全部換成這種新型的座椅框架，按照100架飛機(jī)件银、每架飛機(jī)平均使用壽命20年計(jì)算肤轿，航空公司累計(jì)可節(jié)省高達(dá)2億美元的經(jīng)費(fèi)（依照2017年噴氣機(jī)的平均油耗）依特。更為重要的是，油耗量的減少意味著20年內(nèi)減少了126,000噸二氧化碳的排放——相當(dāng)于每年減少8萬(wàn)輛汽車(chē)上路肢抚。

增材制造+衍生式設(shè)計(jì)助力未來(lái)大飛機(jī)環(huán)保汹改、可持續(xù)

值得一提的是基霞，這并不是歐特克第一次利用衍生式設(shè)計(jì)和增材制造幫助航空公司降低飛機(jī)重量别主、油耗量和二氧化碳排放。此前阎瘩，歐特克的The Living設(shè)計(jì)工作室還與空客合作設(shè)計(jì)了A320噴氣機(jī)內(nèi)部的“仿生隔斷”色罚。據(jù)歐特克預(yù)測(cè)，如果空客在所有后續(xù)A320的生產(chǎn)上都部署這種‘仿生隔斷’账劲，平均每年可減少相當(dāng)于96,000輛汽車(chē)的碳排放量戳护。目前，該隔斷正在美國(guó)聯(lián)邦航空管理局接受測(cè)試瀑焦，空客希望明年將之投入商業(yè)使用腌且。

空客公司Bastian Schaeffer對(duì)此表示：“很高興看到歐特克公司近年來(lái)在飛機(jī)的輕量化設(shè)計(jì)方面不斷取得突破，為航空工業(yè)的進(jìn)步做出突出貢獻(xiàn)榛瓮。我們深信歐特克衍生式設(shè)計(jì)铺董、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和先進(jìn)制造技術(shù)的有機(jī)結(jié)合將對(duì)未來(lái)節(jié)能、環(huán)保禀晓、可持續(xù)的大飛機(jī)的發(fā)展起到重要推動(dòng)作用精续。”

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