航空航天飛機的輕量化主要通過使用纖維增強塑料拢杠、鋁和鈦來實現(xiàn)曙辛。另一方面,這種材料的加工也為機床制造行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)舰断∫泼“為了不斷改進航空航天領域復雜構件及生產流程,整個價值鏈上的各個技術模塊都需要緊密協(xié)作谬运。
根據德國機床協(xié)會的數(shù)據表明隙赁,4.1%的機床都由來自航空航天領域的采購商所購得。如果參考德國機床整體生產水平(2015年:約112億歐元-整機梆暖,非零部件)伞访,其中該行業(yè)所占份額為4.6億歐元掂骏。在過去幾年中,這一數(shù)字呈明顯的上升趨勢厚掷。2013年該行業(yè)所占市場份額僅為3.6%弟灼,2011年也只有2.5%。究其原因是增材制造工藝在航空航天領域的地位日益重要冒黑。
德國機床工具協(xié)會在采訪中給出了上述解讀田绑。
德國漢諾威生產工程與機床研究所生產工藝部門主任格羅夫認為,在未來幾年內飛機的數(shù)量會持續(xù)增長抡爹。這位科學家認為“與此同時航空航天也將成為創(chuàng)新的驅動力掩驱。飛機需要更靈活,更功能集約的冬竟,更牢固的構件欧穴,用以保證其在自動化生產鏈中的高效生產”。迄今為止写掖,類似A350這樣的長途運輸飛機揖岔,其整體質量的50%是纖維增強塑料。這反而將對金屬構件造成影響侥淤,因為傳統(tǒng)航空材料鋁與纖維增強塑料的組合會導致接觸性腐蝕。格羅夫認為:“我們必須使用耐腐蝕的材料鳍擎,比如鈦合金或侥,但是這種材料相較于鋁非常不耐切割。在此增材制造就是一種有針對性的制造技術祷罩〔干眩”
事實上這種技術在航空航天領域內還處于蹣跚學步的階段。幾周前第一件3D打印的用于飛行控制器上的零件才隨著一架空客進行了首飛隔抒,該零件是由利勃海爾航空航天與運輸公司生產的坛饥,是用于飛行控制的液壓組件。由鈦粉制成的閥塊课娃,作為擾流執(zhí)行器的組成部分吴澜,可以用于諸如空客A380上。據制造商所述杖虾,鈦粉材質的閥塊和傳統(tǒng)的鈦鍛件閥塊具有相同的性能烂瘫,但是卻因為是由更少的單一組件構成的,所以重量也減輕了35%奇适。
利勃海爾航空航天與運輸公司飛行控制與驅動系統(tǒng)坟比,起落架系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的常務董事兼首席技術官呂文斯得出結論:“在我們將3D打印工藝全面應用到航空工業(yè)中之前,還有一些工作需要處理嚷往。需要對粉狀材料的激光參數(shù)和后期加工直到最終成品的所有流程鏈上的環(huán)節(jié)進行優(yōu)化葛账,從而來優(yōu)化這項技術的穩(wěn)定性柠衅,成熟度以及經濟性〖眨”不過茄茁,3D打印技術的潛能和愿景將對未來幾代飛機的研發(fā)產生深遠影響。漢諾威的EOS有限公司對增材制造在航空航天領域的作用進行了展示巩割,該公司展出的是一個用于Ariane-6-上級驅動火箭驅動器Vinci的噴鑄頭裙顽,這個噴頭通常由248個構件組成,并且由不同的生產步驟進行生產和組裝宣谈。在注塑件方面颅网,會通過在銅套上打8000多個橫向孔,與122個噴鑄元件精確地擰到一起蜈率,用以混合元件中流動的氫氣與氧氣翎憨。制造商將借助3D打印技術對此類鑄件進行高效生產。A增材制造本身可以將功能集成魔辉、輕量化磨再、簡化設計以及縮短單個部件的生產時間等功能集于一身。生產最初是在EOSM290上進行并逐步完成的阀霸。然后在更大的EOSM400-4系統(tǒng)上完成縮放莉遥。借助激光技術,可以四倍的速度制造發(fā)動機部件屠剥。
憑借這種與單激光系統(tǒng)相比更高的生產率灶逃,AiO噴鑄頭的制造時間縮短了3倍,成本也降低了50%莫彩。由于設計簡化鬼胸,材料特性得到改良,與鑄件質量相比壁厚大大降低了-同時堅固性不變琼牧。重量減輕25%意味著減少了安裝時間恢筝,同時也降低了成本。
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