早在六年前俊扳，Liebherr就推出了增材制造計劃。經(jīng)過實踐驗證猛遍，EOS金屬3D打印技術(shù)可適用于液壓飛機歧管馋记。Liebherr與Airbus和開姆尼茨工業(yè)大學的研究團隊共同發(fā)起了一個由聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部(BMWi)資助的項目。其目的是使用增材制造組件替代傳統(tǒng)的主要飛行組件懊烤，高壓液壓閥體梯醒。

在環(huán)保意識不斷提高、燃料價格上漲和可替代能源缺乏的時代腌紧，航空航天工業(yè)需要開發(fā)新技術(shù)才能保持競爭力茸习。以粉床為基礎(chǔ)的工業(yè)3D打印有可能帶來根本性改變，推動組件的不斷創(chuàng)新壁肋。早在六年前号胚，Liebherr就推出了增材制造計劃。經(jīng)過實踐驗證逊汤，EOS金屬3D打印技術(shù)可適用于液壓飛機歧管崎亚。Liebherr與Airbus和開姆尼茨工業(yè)大學的研究團隊共同發(fā)起了一個由聯(lián)邦經(jīng)濟和能源部(BMWi)資助的項目。其目的是使用增材制造組件替代傳統(tǒng)的主要飛行組件啥榜，高壓液壓閥體涉炒。

在飛機上，眾多部件相互配合掏博，以確保飛行安全殃玻。擾流板助力器將擾流板推動到目標位置，以減小飛機的升力。在生產(chǎn)過程中肆鸿，這些主要飛行控制組件對質(zhì)量和精度的要求極高煞仑。閥體的傳統(tǒng)制造過程是從鍛造原材料開始，然后進行機械加工猴襟、修整许话、鉆孔并最終組裝。這個過程鏈不僅耗時而且復雜曼庆，幾乎沒有優(yōu)化空間稍途。然而，數(shù)量龐大的工藝步驟表明砚婆，可以通過金屬3D打印來實現(xiàn)改進械拍。顯然，僅僅做簡單的替代無法滿足要求;全新的零部件必須更輕装盯、更加節(jié)約資源和環(huán)保坷虑，以此證明：增材制造技術(shù)具有較好的發(fā)展前景。

圖1 全新的增材制造閥體由鈦合金制成埂奈，性能與傳統(tǒng)閥門相同迄损，但重量減少35%

解決方案

解決方案是利用EOS可靠的高品質(zhì)工業(yè)3D打印技術(shù)面向航空工業(yè)開發(fā)一套設(shè)計和過程鏈。首先账磺，對傳統(tǒng)零部件進行分析芹敌。識別液壓結(jié)構(gòu)，并拆除輔助部分垮抗。根據(jù)主要組件的安裝空間和接口要求氏捞，重新設(shè)計其位置，目的是優(yōu)化智能短連接線冒版。此舉為新零部件的設(shè)計奠定了基礎(chǔ)翅剔。“借助工業(yè)3D打印技術(shù)侈敏，復雜性傳統(tǒng)方法制造的閥體(左)和經(jīng)過優(yōu)化的金屬3D打印閥體(右)迟凫。問題迎刃而解。在EOS M 290系統(tǒng)中嫩视，組件由大量薄層構(gòu)成茁帚，每層厚度為30～60?μm，這使得我們能夠構(gòu)建復雜的幾何結(jié)構(gòu)泳信∪⒑郏”德國利勃海爾航空(林登堡)有限責任公司研發(fā)部增材制造技術(shù)總工程師Alexander Altmann解釋說◇莶郑“功能性元件使用彎管直接互連数截。無需使用具有大量橫向孔的復雜管道系統(tǒng)盐传，從而節(jié)省生產(chǎn)時間∷淄耍”

鈦合金作為加工材料漆粉，特別適合于航空，因為它具有很多優(yōu)點满葛。由于鈦合金非常輕并且具有機械穩(wěn)定性和非常好的耐腐蝕性径簿，因此能夠減輕零件重量并提高運營中的成本效益。后期步驟包括用于應(yīng)力消除的熱處理以及液壓通道的特殊處理嘀韧。

“對于組件及其制造材料的可靠性和安全性篇亭，我們滿懷信心。借助EOS技術(shù)锄贷，我們能夠非骋氲伲可靠地生產(chǎn)最高質(zhì)量的鈦合金組件，這是批量生產(chǎn)的前提條件谊却∪嶂纾”Alexander Altmann解釋說。

圖2 傳統(tǒng)方法制造的閥體（左）和經(jīng)過優(yōu)化的金屬3D打印閥體（右）

成果

全新的增材制造閥體由鈦合金制成炎辨，性能與傳統(tǒng)閥門相同捕透，但重量減少了35%，使用的零部件更少碴萧∫亦郑可以將10個功能性元件集成到新的閥體中，而不必使用具有大量橫向孔的管道系統(tǒng)唐故。“這就是是增材制造的優(yōu)勢征拆，以更輕的重量和更少的零部件制造相同的部件父系，這對于我們來說非常重要〕孀兀”Altmann說椒蜜。全新的3D打印零部件已成功通過A380的飛行測試。

與傳統(tǒng)的銑削工藝相比车榆，工業(yè)3D打印復雜性更低而材料利用率極高厌留，最大限度避免了鈦合金的浪費“叶ぃ“如今囊像，制造一臺閥體需要大約一天的時間，通過使用EOS M 400-4制造時間還可能縮短75%以上卡竣『堂牛”Alexander Altmann說。好處不止這些，輕量化3D打印閥體和未來的3D打印零部件也將有助于降低燃油消耗够颠、減少CO2和氮氧化物的排放熙侍。飛機組件對質(zhì)量的要求非常高，因此Liebherr密切關(guān)注增材制造方法的每一個細節(jié)履磨，從而建立絕對可靠的生產(chǎn)工藝蛉抓。在EOS，Liebherr派駐了技術(shù)提供者和合作伙伴剃诅，有助于保證增材制造工藝的質(zhì)量巷送。通過參與測試階段，Liebherr能夠為EOSTATE Exposure OT(EOS監(jiān)控套件的新模塊综苔，可實現(xiàn)無縫和實時的組件檢測)的開發(fā)提供幫助惩系。“這將在未來加速工業(yè)3D打印過程中對材料缺陷的識別如筛，并減少對后續(xù)質(zhì)量保證過程(如計算機斷層掃描)的依賴堡牡。”Alexander Altmann說杨刨。

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