▲圖 空客A320领猾∑仆＃空客供圖。

當 Redshift 在 2015 年首次發(fā)表這篇文章時斋陪，空客公司正著手重新設(shè)計 A320 的部件朽褪，并建立了一支更可持續(xù)發(fā)展的機隊，以致力于到 2050 年將溫室氣體排放量減半无虚〉拊空客公司認為，支持乘務(wù)員座椅的機艙隔板是可以進行重新構(gòu)想的一個成熟部分友题。

得益于衍生式設(shè)計技術(shù)嗤堰，空客公司最初研發(fā)的用金屬增材制造方式生產(chǎn)的隔板比以前輕了 45%。但遺憾的是面镣，由于金屬增材制造未能實現(xiàn)適當?shù)慕?jīng)濟效益卒抖，這種仿生隔板未能投入生產(chǎn)。然而甩宣，衍生式設(shè)計技術(shù)在不斷進步栏葬，在傳統(tǒng)制造工藝的基礎(chǔ)上不斷推陳出新。

這些進步讓空客公司的仿生隔板研發(fā)取得了新進展杯削。同樣還是采用衍生式設(shè)計抚言，空客公司最新研發(fā)的隔板首先以塑料進行 3D 打印，制成模具褐泊，然后用符合航空制造要求的金屬合金進行鑄造芦槽。這樣鑄造出的隔板與之前設(shè)計的那種隔板一樣輕巧，同樣可減輕飛機重量杯娶、提高燃油效率黎伤。

現(xiàn)在這種衍生式設(shè)計的新款隔板能適于鑄造，既實惠又高效栅苞，其重量和強度與第一款仿生隔板相當催舅，而生產(chǎn)成本則比它降低許多，因而為空客公司的可持續(xù)發(fā)展做出了貢獻蓄氧。請閱讀以下原文章函似，了解空客公司創(chuàng)新之旅的背景故事。

——Redshift 總編 Erin Hanson

▲圖 最初的仿生隔板（左圖）與更新后的隔板（右圖）設(shè)計效果圖匀们。空客公司供圖准给。

想象一下泄朴，你正坐著飛機出去度假。在飛機上你可能會看到露氮，機翼有時會改變形狀祖灰，以避免突發(fā)性顛簸钟沛。或者局扶，飛機在飛行中被擊中恨统，你會親眼看到被擊穿的破洞自動修復(fù)！或者三妈，機身會變得透明畜埋，讓你可以四處極目眺望。

這是空客公司在 2011 年推出的概念機艙的愿景策见。雖然好像是官樣文章镀材，但是，沒錯蒜材，這種未來的愿景現(xiàn)在開始嶄露頭角了忍具。
最近，空客公司與總部位于紐約的建筑公司 The Living 合作抖臭，采用衍生式設(shè)計軟件和 3D 打印技術(shù)制造一種叫做“仿生隔板”的東西却怪。這是機艙里隔開機組人員和乘客的一道“墻”，很薄倾伶，但至關(guān)重要殷感，其中包括收納醫(yī)療擔架的空間，還裝有起飛和降落時機組人員用的折疊座椅巫碍。

▲圖 空客公司供圖椰完。

這種仿生設(shè)計的隔板重約 30 公斤，比傳統(tǒng)隔板輕 45%禀舰，所以能大大地節(jié)省燃油辨批、降低碳足跡。但最出人意料的是握联，它的設(shè)計理念源于一種單細胞生物：粘液菌桦沉。

空客公司的創(chuàng)新經(jīng)理 Bastian Schaefer 說：“粘液菌是一種很有趣的生物。想象一下金闽，它正在樹林里四處爬行尋找食物纯露。為了做到這一點它向不同的方向擴散，所過之處留下粘液代芜，在它身體和周圍的食物來源之間建立了冗余的網(wǎng)絡(luò)圖埠褪。我們借鑒這種行為來設(shè)計隔板內(nèi)的結(jié)構(gòu)連接，采用一種算法挤庇，將隔板的所有連接點連接到飛機主體結(jié)構(gòu)上钞速，還在隔板內(nèi)把乘務(wù)員座椅連接在隔板上。這對我們在隔板內(nèi)建立復(fù)雜的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)很有幫助嫡秕。

▲圖 空客 A320 上的仿生隔板位置渴语∑煌空客公司供圖。

為了生成 Schaefer 說的這種算法驾凶，The Living 公司創(chuàng)建了衍生式設(shè)計軟件阿魏。研發(fā)團隊按照輕量化和性能兩方面的目標，在其工具中輸入限制條件氛灸，以生成原始設(shè)計耘泰。在輕量化方面，原定目標是減少 30%冈柑，但通過仿生設(shè)計最終達到了 45%衍康。

Schaefer 說：“衍生式設(shè)計基本上就是要定義你的目標。如果目標是減輕重量衔密，軟件會通過算法幫你實現(xiàn)鞍票。此外也可實現(xiàn)其他目標，如結(jié)構(gòu)的性能找蝗。設(shè)計仿生隔板時岖佛，我們設(shè)定了一個目標：在 16g 碰撞測試中隔板的偏轉(zhuǎn)不超過 200 毫米≡ㄊ洌”

▲圖 空客公司供圖用虚。

按這些初始限制條件，設(shè)計軟件生成了超過 1 萬種的設(shè)計方案奸误。然后粤蝎，空客公司依靠大數(shù)據(jù)分析來縮小范圍，選出其中的佼佼者袋马，最后選出性能最佳的一個設(shè)計初澎，以付諸生產(chǎn)。Schaefer 說：“我們采用一種可視化的圖形虑凛，其中有重量和偏轉(zhuǎn)兩個限制條件碑宴。設(shè)計出的所有方案都以圖形中的點來表示。因此桑谍，我們很容易從中選出幾個設(shè)計方案延柠，然后進行更詳細的分析和考慮÷嗯”

選定要付諸生產(chǎn)的設(shè)計方案后贞间，空客公司使用了三種不同的增材制造系統(tǒng)來完成生產(chǎn)：波森概念激光 M2（Bosom Concept Laser M2）、EOS M290 和 EOS M400（用于非常大型的零件）雹仿。Schaefer 說：“我們將整個隔板分解為多個子部件增热，將它們分布到打印機內(nèi)的可用空間。然后決定用哪個打印機生產(chǎn)小零件，哪個打印機生產(chǎn)較大的零件邪胳，并同時開始打印。我們共打印了至少七個批次像得，才完成整個隔板的制造肪尾。”

▲圖 仿生隔板設(shè)計逐步成形轨醒〈咝睿空客公司和來自歐特克工作室 The Living 的 David Benjamin 供圖。

“隔板有 116 個部件佃逆，每個部件都有必須進行加工的連接器乱来，所以始終有一個問題：所有這些部件能順利地組合成隔板嗎？”Schaefer 接著說雷昵，“最后荡担，所有部件都組合起來了。我們舉起隔板榴弧，感覺它出奇地輕盈准瘪，而且異常堅固。這讓我堅信桅狠，衍生式設(shè)計技術(shù)將會非常成功讼载，前途無量≈械”

Schaefer 還指出咨堤，減輕這么多重量在過去是不可能實現(xiàn)的。他說：“現(xiàn)在我們能夠做到漩符，完全是因為將衍生式設(shè)計和 3D 打印結(jié)合起來了一喘。”

在大多數(shù)情況下陨仅，目前的工業(yè)增材制造機器只能打印小型飛機部件津滞。如果有更大的打印機，則意味著可以生產(chǎn)更大的飛機部件灼伤。最終触徐，空客公司將致力于用 3D 打印生產(chǎn)駕駛艙，它有隔板的兩倍那么大狐赡，必須從內(nèi)部完全密封撞鹉，并且達到防彈的安全標準。除了借鑒粘液菌颖侄，空客公司可能還需要從其他植物身上獲得仿生設(shè)計的靈感藻礁，以設(shè)計出新型座椅頭靠或者其他部件，誰知道呢？通過基于人類特性的算法庆率，設(shè)計出超強的垂直穩(wěn)定翼或噴氣發(fā)動機部件仪丛，也許終將能成為現(xiàn)實∪淼睿空客公司希望卒粮，在衍生式設(shè)計的幫助下，將來能夠以 3D 打印方式制造整架飛機骨惫。

Schaefer 說：“對于航空業(yè)的未來钱挺，空客的一大愿景無疑是可持續(xù)性。不僅對產(chǎn)品本身蜀勃，而且對產(chǎn)品的運營和制造方式上辣沧，我們都關(guān)注其整個生命周期。所以我們在飛機設(shè)計上獨辟蹊徑——走仿生路線驼鳞。仿生設(shè)計的這種隔板就來源于此哀铡。不過我們的最終目標是，產(chǎn)品在生命周期結(jié)束時要可以回收臼婆。所以我們關(guān)注產(chǎn)品的整個生命周期……將來营密，也許在 2020 年或 22 世紀，報廢的飛機可能可以做成食品目锭，并讓人吃掉评汰！”

作者：KEN MICALLEF注：文章來自由歐特克支持創(chuàng)立的 Redshift China

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（Redshift China 歐特克Autodesk）

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