航空航天公司Boom Supersonic首次推出了XB-1飛機沛婴，其特色是由3D打印機制造商VELO3D制造的大量增材制造零件怒央。

Boom的超音速噴氣機在該公司位于科羅拉多州Centennial的機庫中首次亮相岂便，其中包括21種主要與發(fā)動機相關(guān)的3D打印組件枫技。VELO3D首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人Benny Buller表示行翘，在兩家公司的合作下生產(chǎn)的零件標志著超音速旅行的可行性和3D打印零件的航空航天能力的“轉(zhuǎn)折點”。

布勒說：“由于具有挑戰(zhàn)性的空氣動力學(xué)設(shè)計必須與卓越的耐用性和高溫要求相平衡秧朝，因此航空硬件特別難以用3D金屬印刷制造领末。” “ VELO3D的技術(shù)允許在最苛刻的操作條件下為任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用生產(chǎn)輕巧噩振，復(fù)雜的設(shè)計痘涧。”

“我們與BOOM的合作伙伴關(guān)系確實是金屬增材制造行業(yè)的一項進步钻寿，而XB-1超音速飛機是航空工業(yè)的革命者纤壁∽蠊簦”

Boom Supersonic的XB-1飛機

Boom Supersonic成立于2014年，其既定目標是再次使商業(yè)超聲速航空旅行成為現(xiàn)實酌媒。該公司的XB-1原型飛機正在開發(fā)中欠痴，以作為概念驗證，證明其具有2.2馬赫（每小時1,687英里）的“序曲”客機的潛力馍佑，該飛機計劃于2030年投入使用斋否。

XB-1是第一架自主研發(fā)的超音速飛機梨水，其定制的復(fù)合結(jié)構(gòu)包括3700多個零件拭荤，包括起落架，飛行控制執(zhí)行器和冷卻系統(tǒng)疫诽。為了解決建造演示飛機的艱巨任務(wù)舅世，Boom尋求了兩家老牌3D打印機制造商的幫助。

最初奇徒，Boom Supersonic與Stratasys合作雏亚，利用該公司的F370和Fortus 450mc 3D打印機開發(fā)了200多種與XB-1相關(guān)的工具，原型和測試臺零件摩钙。兩家公司達成了一項長期協(xié)議罢低，該協(xié)議超出了原型應(yīng)用的范圍，并且看到Stratasys的F900系統(tǒng)用于生產(chǎn)Boom的超音速飛機的最終用途零件荚谢。

在與Stratasys達成新協(xié)議后不久和月，Boom也開始與VELO3D合作，為其客機 開發(fā)更多的最終用途零件凯挟。當時逸铆，VELO3D聲稱其Sapphire系統(tǒng)經(jīng)過優(yōu)化以生產(chǎn)不帶支撐的大直徑零件，將能夠創(chuàng)建增強型航空航天部件辱滤，而幾乎不需要或無需進行后處理苦钱。

在使用VELO3D的機器進行了一系列成功的資格認證試驗之后，兩家公司繼續(xù)生產(chǎn)各種3D打印零件沽贸，現(xiàn)在這些零件已安裝到Boom的XB-1原型中避晾。

Boom Supersonic的XB-1（在推出前兩個月如圖）包含3700多個零件。照片由Boom Supersonic提供抑昨。

VELO3D的超音速3D打印組件

利用VELO3D的Sapphire系統(tǒng)啥匀，Boom能夠為其原型噴氣機總共進行3D打印21個結(jié)構(gòu)，引擎和環(huán)境控制組件倾圣，其中一些組件的壁厚僅為0.02英寸鹿鳖。由于許多XB-1的3D打印零件都與引導(dǎo)空氣有關(guān)，包括葉片壮莹，風道和百葉窗翅帜，因此它們需要狹窄而復(fù)雜姻檀，同時還應(yīng)具有較高的拉伸強度。

飛機的空氣動力學(xué)部件的幾何設(shè)計包括高而薄的高縱橫比的薄壁涝滴，這是傳統(tǒng)工藝（例如焊接和鑄造）難以制造的绣版。同時，VELO3D的專有SupportFree打印過程可實現(xiàn)高度的設(shè)計自由度和質(zhì)量控制歼疮。

結(jié)果杂抽，Boom能夠?qū)崿F(xiàn)其對飛機的愿景，而不必考慮諸如支撐之類的設(shè)計約束韩脏。 與Boom的設(shè)計工程師密切合作的VELO3D的Gene Miller強調(diào)缩麸，使用更常規(guī)的生產(chǎn)技術(shù)不可能實現(xiàn)XB-1的零件。

“ Boom為他們的新型飛機專門設(shè)計了所有這些部件赡矢，” Miller解釋說杭朱。“他們?yōu)橐龑?dǎo)流動而創(chuàng)建的獨特幾何形狀類型（著重于減輕重量）無法通過鈑金或鑄造或任何其他方式完成洁拓。為了同時獲得復(fù)雜設(shè)計和減輕重量的好處窑笑，唯一的選擇是使用金屬AM。

“超音速飛行會引入許多不同的現(xiàn)象挑蚕，而傳統(tǒng)航空旅行通常不會遇到這種壓力综界。”

還印刷了許多動臂零件，以供飛機的重要發(fā)動機區(qū)域使用，包括可變旁通閥（VBV）系統(tǒng)的歧管谜诫，NACA管道和兩個分流器法蘭零件陨界。NACA管道通常用于高速飛機中以捕獲外部空氣，并將其引導(dǎo)到飛機中以冷卻發(fā)動機艙，這使得零件在飛行過程中對飛機的安全至關(guān)重要。

最終，由于XB-1零件的加工窗口狹窄团何，因此3D打印XB-1零件非常困難。鈦具有極高的耐熱性诫汇，但是如果冷卻速度太快司型，它就會變脆并易于破裂。而且爽篷，盡管傳統(tǒng)技術(shù)避免了這個問題悴晰，但通過機械加工或鑄造方法無法復(fù)制出該船的超薄設(shè)計。

VELO3D最終優(yōu)化了系統(tǒng)的打印參數(shù)逐工，以減少零件中的殘余應(yīng)力铡溪，但是Miller承認該項目將公司的現(xiàn)有技術(shù)擴展到了絕對極限。

“這是各方的學(xué)習過程泪喊，”米勒總結(jié)道棕硫∷柩模“ Boom設(shè)計了一個對我們來說是陌生的零件家族，真正推動了減輕重量和薄壁幾何形狀的發(fā)展哈扮，從鈦金屬上印刷這些部件以及從印刷物理學(xué)中獲得什么纬纪，我們還有很多知識要學(xué)習。他們滑肉“鳎”

3D打印“飛行關(guān)鍵”引擎組件

近年來，許多公司已經(jīng)開發(fā)了對飛行至關(guān)重要的發(fā)動機部件靶庙，即對飛機安全至關(guān)重要的部件问畅，有些公司甚至獲得了其在商用飛機中的最終用途的認證。

例如轻樟，霍尼韋爾航空航天公司（Honeywell Aerospace）的3D打优抗＃4/5軸承座已獲得 美國聯(lián)邦航空管理局（FAA）認證泣虚。該公司的飛機部件是Dassault Falcon 20G海上巡邏飛機中使用的ATF3-6渦扇發(fā)動機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件 舟门。

Additive Flight Solutions（AFS）已與3D打印機制造商Stratasys和新加坡飛機專家SIA Engineering Company（SIAEC）合作，以獲得其零件的AS9100D認證坠痒。該認證表明锅星，AFS的組件符合管理航空，航天和國防部門的嚴格質(zhì)量管理準則选阔。

在其他地方家统，俄羅斯國家支持的高級研究基金會（FPI）和聯(lián)邦國家統(tǒng)一企業(yè)（VIAM）已對其3D打印的MGTD-20渦輪發(fā)動機進行了飛行測試。該發(fā)動機通過無人飛行器進行了測試坎扰，據(jù)報道該無人機的速度達到了154 km / h曹均。

（白令三維）

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