安全是航空航天業(yè)的重中之重迄咸，眾多公司雖然在不斷尋找新的方法來削減高昂的材料成本侵俗、減輕部件重量痛倚，但仍要?dú)v時(shí)很久才能付諸實(shí)踐殿较。正因如此耸峭，航空航天領(lǐng)域?qū)?a target="_blank" class="mmstipl2" >增材制造技術(shù)應(yīng)用持有謹(jǐn)慎態(tài)度。

通快總部坐落于德國迪琴根淋纲，作為先進(jìn)的工業(yè)制造機(jī)床和激光器生產(chǎn)商劳闹，通快擁有眾多增材制造系統(tǒng)，包括基于激光粉床熔合（L-PBF）技術(shù)的機(jī)床即激光金屬熔化（LMF）技術(shù)帚戳，從緊湊型TruPrint 1000到大規(guī)模TruPrint 5000玷或。

通快TruPrint 1000

通快不僅具有可以與TruLaser Cell 3000和TruLaser Cell 7040機(jī)器一起使用的激光金屬熔覆（LMD）技術(shù)儡首，還提供在航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的L-PBF和LMF技術(shù)片任。除各種先進(jìn)機(jī)器外，通快還提供涵蓋數(shù)字化和維修的完整解決方案蔬胯。
航空航天業(yè)案例研究：耙子

西班牙供應(yīng)商Ramen SA專門從事機(jī)械和機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造对供。其總部位于馬德里，主要生產(chǎn)各種零部件氛濒，包括具有復(fù)雜幾何形狀和復(fù)雜技術(shù)要求的航空部件产场。正如公司研發(fā)經(jīng)理Silvia López-Vidal所說：“我們?cè)谠擃I(lǐng)域進(jìn)行了大量的高混合、小批量生產(chǎn)软动，長期以來一直對(duì)增材制造（以下簡稱“AM”）懷有濃厚興趣惧梦。相較傳統(tǒng)方法奶堵，AM在減輕重量、減少子裝配數(shù)量和削減成本方面具有更大的潛力眶侣⌒ヒ担”

Ramen SA公司不僅對(duì)AM所帶來的諸多機(jī)遇感興趣，還對(duì)它所創(chuàng)造的戰(zhàn)略利益非骋闹看重宿柜。“AM最終將在航空航天領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)望星。我們必須提前積累必要的專業(yè)知識(shí)霹补，為這一飛躍做好充足的準(zhǔn)備〗” Ramen SA公司的工程師始終關(guān)注AM的使用十匆，不斷分析生產(chǎn)的部件，以確定AM是否可以為制造過程增加價(jià)值顷锰，耙子的制造就是向AM過渡的一個(gè)范例禽篱。

耙子是一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的部件，能夠獲取高精度的溫度和壓力讀數(shù)馍惹，幫助工程師評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)性能躺率。直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣流路徑上的耙子必須滿足極高的標(biāo)準(zhǔn)要求，這樣才能承受極端的溫度万矾、拉伸和壓縮載荷悼吱。因此，耙子是一種高度復(fù)雜的部件良狈，必須符合精確的尺寸要求后添，同時(shí)具有光滑的空氣動(dòng)力學(xué)表面，才能實(shí)現(xiàn)精確的測(cè)量薪丁；而金屬AM可以帶來滿足這一切要求的部件遇西。

4個(gè)精心打磨的組件通過手工裝配和單獨(dú)焊接，才構(gòu)成一個(gè)耙子严嗜。其核心處有幾條用作通道的內(nèi)管粱檀，壁厚小于0.3 mm。這些通道需要插入耙子細(xì)長主體的后部漫玄，并焊接在Kiel頭上的適當(dāng)位置牙饲。然后將耙子主體用蓋板密封♀Γ“必須以最高的精度插入那些精細(xì)的通道舀鼎。” Silvia López-Vidal解釋說，“只要有一個(gè)Kiel頭焊接不正確园桑，整個(gè)耙子都將報(bào)廢麦咪。Kiel頭的尺寸公差為±0.05 mm，具有狹窄的連續(xù)開口塔端，其末端集成有流量傳感器稽橱。”

Ramen SA的工程師發(fā)現(xiàn)砂猿，增材制造是精密耙子的理想制造方法谷庐。而實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的挑戰(zhàn)在于，必須設(shè)計(jì)一個(gè)與AM兼容的方式铲醉。Prodintec解決了這一難題拘绳，它是一家專門為增材制造重新設(shè)計(jì)部件的RTO。Prodintec成功地將組件數(shù)量從4個(gè)減少到1個(gè)脆丁。但第一次嘗試結(jié)果并不理想世舰，Silvia López-Vidal表示：“耙子在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了變形，打印過程也不順利槽卫，狹窄通道中沉積了粉末和其他固體跟压。此外，增材制造工藝無法滿足尺寸精度歼培、光滑度震蒋、無孔耙面等各種要求《阕”

然而查剖，Silvia López-Vidal及其團(tuán)隊(duì)并未就此氣餒，他們向通快的增材制造項(xiàng)目經(jīng)理Julia Moll及其團(tuán)隊(duì)解釋了他們所面臨的問題噪窘∷褡“通快的開發(fā)人員告訴我們，他們可以用激光和粉末解決我們當(dāng)前的問題倔监≈鄙埃”Silvia López-Vidal表示。通快團(tuán)隊(duì)以Prodintec的CAD圖為起點(diǎn)帝畸，開始尋找有效的解決方案蜀梢。“打印過程中最具挑戰(zhàn)性的是部件方向問題脏诈〖胶妫” Julia Moll解釋道慌位，“鑒于我們無法將這些部件連接到易損的Kiel頭或部件內(nèi)的任何位置锯政，所以我們必須對(duì)齊部件，這樣才能在沒有支撐結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行打印。我們還必須排除熱變形的風(fēng)險(xiǎn)尚档。這并非易事诽闲，因?yàn)榘易雍鼙∏疑喜矿w積很大，我們使用TruPrint 1000進(jìn)行這次的增材制造彩梅】魄耄”

該機(jī)器的成型空間約為100 mm×100 mm，具有200 W的激光巩恼，適用于AM精密結(jié)構(gòu)峡竣。Julia Moll表示，這臺(tái)機(jī)器成功制造了符合所有要求的首個(gè)原型量九∈赎“3D掃描證明，原型具有所需的幾何精度荠列；同時(shí)通過顯微照片类浪，我們確定了99.95％的密度〖∷疲”

但專家們希望獲得更準(zhǔn)確的信息费就，因此他們將原型發(fā)送給了X射線和計(jì)算機(jī)斷層掃描檢查系統(tǒng)開發(fā)商和生產(chǎn)商Yxlon，以進(jìn)行CT掃描川队。Yxlon驗(yàn)證了通道的連續(xù)性和孔的大小力细。通快專家還確定并檢查了部件內(nèi)部40多個(gè)測(cè)量值。測(cè)量結(jié)果表明：部件通道清晰固额，滿足所需尺寸精度艳汽，并且孔徑小于100 μm《匝“重新設(shè)計(jì)部件縮短了生產(chǎn)時(shí)間河狐，并將我們使用的材料量減少了約80％，”Julia Moll表示树颖，“總之若战，通過3D打印耙子，總體成本降低了約74％效聂〉沙海”

Silvia López-Vidal認(rèn)為，這一部件制造歷程標(biāo)志著AM將能夠?yàn)楹娇蘸教鞓I(yè)提供更加實(shí)用的解決方案：“關(guān)鍵在于要積極采用新方法枷澜，讓決策者及時(shí)了解增材制造所帶來的全新機(jī)遇脓额，而耙子只是AM應(yīng)用的一個(gè)小小縮影□巫海”

“航空航天業(yè)是個(gè)極富挑戰(zhàn)性的市場(chǎng)搬混，需要一點(diǎn)點(diǎn)讓客戶信服增材制造方法古贡，并利用它制造結(jié)構(gòu)部件和其他關(guān)鍵組件∈暗悖”Silvia López-Vidal表示签党，“盡管如此，我們以及其他大型供應(yīng)商正在穩(wěn)步擴(kuò)大我們?cè)谠霾闹圃旆矫娴膽?zhàn)略專業(yè)知識(shí)勃痴，這也有力地證明了谒所，我們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)充滿了信心∨嫔辏”

航空航天業(yè)案例研究：衛(wèi)星固定裝置

盡管將AM用于航空業(yè)面臨著諸多障礙劣领，但一些航天公司已經(jīng)在使用增材制造來制造復(fù)雜的組件并顯著減輕了重量。例如將AM用于衛(wèi)星制造铁材。近年來剖踊，衛(wèi)星部件的生產(chǎn)需求大幅增加；一方面衫贬，用于衛(wèi)星的部件必須盡可能輕量化德澈，因?yàn)檫\(yùn)載火箭每增加1 kg的重量，客戶就要多花費(fèi)數(shù)100 000歐元固惯。另一方面梆造，衛(wèi)星必須足夠堅(jiān)固，以承受發(fā)射期間的巨大應(yīng)力葬毫，而通快增材制造系統(tǒng)能夠滿足要求镇辉。

例如通快已受航天公司Tesat-Spaceroom GmbH＆Co.KG委托，利用增材制造技術(shù)為德國海恩瑞克·赫（Heinrich Hertz）通信衛(wèi)星生產(chǎn)用于測(cè)試新通信技術(shù)適航性的固定裝置讥捧。該固定裝置包括用于調(diào)制微波濾波器的捆綁電機(jī)娶恕。通過與AMendate公司合作，通快工程師成功優(yōu)化了AM固定裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)锤楷，并將其重量減輕了55％篓释。最初為164 g的固定裝置現(xiàn)在僅重75 g〖淦ぃ“這只是我們將增材制造工藝用于衛(wèi)星構(gòu)造以減輕重量并增加有效載荷能力的一個(gè)示例采璧。”通快航空航天和能源增材制造行業(yè)經(jīng)理Matthias Müller解釋道罩音。

團(tuán)隊(duì)利用TruPrint 3000構(gòu)建了重新設(shè)計(jì)部件馋顶，TruPrint 3000是一部結(jié)合工業(yè)部件和粉末管理的中型機(jī)器，成型空間直徑為300 mm试旬，高度400 mm麻彬，激光功率高達(dá)500 W。部件的新幾何形狀無法用常規(guī)方法生產(chǎn)注寥。優(yōu)化的固定裝置不僅重量更輕窍各，而且更堅(jiān)固耐用恤锣，有望在衛(wèi)星發(fā)射期間承受與其舊版相同的高應(yīng)力，并更好地保持其形狀柄错。

增材制造助力航空航天維修

AM還可以用于航空航天部件的維修舷夺。通快開發(fā)的激光金屬熔覆（LMD）技術(shù)正是為這一目的設(shè)計(jì)苦酱。為了進(jìn)行技術(shù)示范售貌，通快團(tuán)隊(duì)使用LMD維修了高壓壓縮機(jī)葉片（也稱為3D氣刀）。這些組件用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)疫萤，必須能夠承受飛行過程中溫度的極端變化颂跨。它們還經(jīng)常與灰塵和水接觸，其邊緣和尖端會(huì)出現(xiàn)磨損跡象扯饶，航空工程師需要定期維修葉片以保證發(fā)動(dòng)機(jī)效率恒削。

LMD技術(shù)為航空維修提供了完美的解決方案

LMD是完成這項(xiàng)任務(wù)的理想解決方案。在葉片的某些區(qū)域尾序，待維修材料厚度僅0.2 mm钓丰。常規(guī)方法在這些應(yīng)用中會(huì)迅速達(dá)到極限，但如果利用LMD技術(shù)每币，在施加精確計(jì)算的能量之前携丁，可以將激光的精度定為0.01 mm。同時(shí)峰遇，系統(tǒng)可以輸入與部件本身成分相同的材料拿详。根據(jù)不同的應(yīng)用程序，此過程通常僅需幾分鐘篡前，并且可以輕松多次維修葉片户克，顯著降低發(fā)動(dòng)機(jī)大修的部件成本。

“激光金屬熔覆技術(shù)可提供低劑量的能量泡愉，非常適合航空航天應(yīng)用输僻。”通快激光生產(chǎn)技術(shù)行業(yè)管理主管Oliver Müllersch?n解釋道锄灾，“我們不僅可以用它來維修和涂覆部件值唉，還可以構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)，常規(guī)焊接方法根本無法做到這一點(diǎn)疮肿「勐福”
幫助客戶獲得航空航天認(rèn)證

2018年，通快協(xié)助德國格奧爾根斯格明德（Georgensgmünd）的MBFZ Toolcraft GmbH成為首批獲得Nadcap（國家航空航天和國防合同方授信項(xiàng)目）認(rèn)證的金屬增材制造公司之一家么。Nadcap是一項(xiàng)行業(yè)驅(qū)動(dòng)計(jì)劃涉功，即具有航空航天業(yè)經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)人才可以利用特定的實(shí)際工藝標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)制造商進(jìn)行工藝審核略吨，從而使通過審核的公司在競爭中脫穎而出集币。

Toolcraft致力于利用金屬增材制造等生產(chǎn)技術(shù)考阱，為航空和航天等眾多行業(yè)制造精密組件和自動(dòng)化解決方案。該公司會(huì)定期進(jìn)行航空和航天認(rèn)證——這是為這些行業(yè)制造應(yīng)用組件的基本要求鞠苟。Nadcap認(rèn)證過程是一項(xiàng)涉及整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境的全面認(rèn)證乞榨；對(duì)于L-PBF制造，其需要在工藝的前当娱、中吃既、后各個(gè)過程步驟進(jìn)行書面記錄并確保透明度。

對(duì)使用的金屬粉進(jìn)行了完整的驗(yàn)證跨细，并通過光學(xué)和觸覺測(cè)量以及無損表面測(cè)試對(duì)部件質(zhì)量進(jìn)行了檢查鹦倚。TruPrint 3000的L-PBF工藝也得到了特別的關(guān)注。除了監(jiān)測(cè)工藝室中的氧氣水平和空氣濕度外冀惭，還要驗(yàn)證機(jī)器的激光功率和激光束形狀是否相互協(xié)調(diào)震叙，以使構(gòu)建的各個(gè)部分都可以精確制造。

在審核之前散休，通快積極為Toolcraft提供支持媒楼，提出各種想法、解決方案和建議促讶，以便在構(gòu)建前观哲、中、后各個(gè)工藝階段提供質(zhì)量保證神翁。為此愈苛，通快員工深入檢查了Nadcap問題目錄，并制定了測(cè)試程序誓贝，例如路徑精度分析和激光功率測(cè)量伶门。

TruPrint機(jī)器也是審核的一部分。Toolcraft表示剑瞻，通快是值得信賴的激光和機(jī)械工程專家棵擂，能夠有力保證光束源及其各個(gè)組件的質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。通快還擁有自有的拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度測(cè)試設(shè)備舅兑，采用完全獨(dú)立的粉末和部件處理和拆箱室拙达，每臺(tái)TruPrint機(jī)器都能夠制造特定的不同材料。

為了協(xié)助Toolcraft準(zhǔn)備Nadcap審核腐蛀，通快在其現(xiàn)場(chǎng)配備了完整的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備俭驮，以驗(yàn)證粉末和部件的質(zhì)量，從而滿足Nadcap對(duì)粉末管理和質(zhì)量控制的要求春贸。通快技術(shù)服務(wù)部門對(duì)TruPrint 3000卓有成效的維護(hù)和保養(yǎng)混萝，再加上內(nèi)置的智能監(jiān)測(cè)解決方案，進(jìn)一步助力了審核的成功萍恕。

得益于通快的積極協(xié)助及其自身的全面準(zhǔn)備逸嘀，Toolcraft以零錯(cuò)誤的優(yōu)異成績通過審核车要。Toolcraft總經(jīng)理Christoph Hauck在獲得認(rèn)證后表示：“從過程之初，通快就為我們應(yīng)對(duì)Nadcap問題目錄積極尋找解決方案崭倘，并零錯(cuò)誤通過審核翼岁。”

（工具技術(shù)）

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