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3D打印技術在航空航天工業的未來5大潛力應用

童程童美 2016-10-18

像許多行業一樣,航空航天行業使用3D打印技術和快速成型技術來降低生產成本越來越普遍。該行業的著名企業波音公司在過去的一年中,用3D打印技術生產了22,000個零部件。

摘要

像許多行業一樣,航空航天行業使用3D打印技術和快速成型技術來降低生產成本越來越普遍。該行業的著名企業波音公司在過去的一年中,用3D打印技術生產了22,000個零部件。

3D打印技術在航空航天工業的未來5大潛力應用

在整架波音787夢幻客機中,有30個部件是使用3D打印技術生產的,這是一個行業紀錄。此外,GE(通用電氣)公司近期宣布投資5000萬美元在3D打印技術上,用來生產下一代噴氣式發動機的噴油嘴。航空航天行業加大增材制造技術的投入力度的主要原因是飛機輕量化要求。根據美國航空的消息,飛機每減少1磅,航空公司每年節省的燃油達11,000加侖。

ICF國際技術咨詢公司航空運營部的副總裁Vivek Saxena 表示,目前增材制造僅占全球制造業市場的0.0002%。 特別是在航空航天行業,增材制造僅占1500億美元航空零部件市場的0.002%(300萬美元)。然而,許多業內人士預估在未來十年中航空航天3D打印零部件市場將達到20億美元。如果3D打印在航空航天行業有如此大的增長潛力,該技術在未來會有許多有潛力的應用。在這里我們預計了增材制造技術在航空航天行業5項最有前景的應用:

飛機機翼

3D打印技術已經用于制造飛機中的小零部件,波音還將在將來用3D打印制造整個機翼。目前的3D打印技術在生產大型物體的時候具有局限性,因為隨著尺寸的增大物體承受的內部應力也會隨之增加,從而導致物體的失真。但是,近期有BAE Systems公司研發的新技術可以通過在每個打印層中反復使用超聲工具,生產出更堅實的金屬零部件。這項技術可以緩解零件承受的應力,為直接制造機翼這樣的零部件鋪平道路。

復雜的發動機零件

除了3D打印噴油嘴,GE公司還用3D打印技術研發GE9X 發動機,這是為波音777X系列長途客機設計的世界最大的噴氣式發動機。3D打印技術還將應用在測試檢查分析、角度和公差的原型工具的開發上,這樣就避免了企業在數控機床上的投資。3D打印公司Stratasys 公司和歐特克(Autodesk, 著名的CAD軟件公司)合作開發了一個渦輪螺旋槳發動機的全尺寸模型,這個項目展示了3D打印技術在開發噴氣式發動機方面的潛力。

航天領域的定制化零件

目前,美國宇航局下一代太空探測車包含了70個3D打印的零部件。宇航員在太空中根據需要來打印所需零部件,比起用火箭將所需要更換的零件和工具發射上去,要顯著節省時間和成本。

3D打印技術在航空航天工業的未來5大潛力應用

無人機系統

BAE Systems公司最近提出了2040飛機工程新概念,將在無人機上配備機載3D打印機。這個概念主要是解釋飛機怎樣將勘測到的災難情景報告給任務控制系統,任務控制系統再將所需的工程數據傳輸給機載的3D打印機。機載3D打印機將根據該數據打印出無人機來執行救援行動。這個概念雖然仍然是一個藍圖,BAE Systems 公司已經投入1億1千7百萬英鎊用于研發。

3D打印服務(3DPaaS)

美國宇航局正在拓展3D打印快速成型服務的業務?!坝?D打印技術更容易構想出一個概念產品的樣子,我們可以看到別人腦子里想象的東西?!? 美國宇航局噴氣推進實驗室的首席技術官Tom Soderstrom 表示。使用3D打印服務, 工程師們可以讓同行審閱新的設計理念,并獲批最終的原型。隨著開源設計的發展,工程師在設計新產品的時候有更多機會吸取外界的思路,從而使項目成本和周期最小化。

Tips:BAE Systems公司是1999年11月由英國航空航天公司(BAe)和馬可尼電子系統公司 (Marconi Electronic Systems)合并而成的。2000年,在世界100家最大軍品公司中居第三位。

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