航空领域的最新 3D 打印应用

虽然在谈到 3D 打印时可能不是第一个想到的事情，但航空部门实际上是最早采用该技术的部门之一。最初用于快速原型制作，越来越多的增材制造 (AM)甚至被用于最终用途零件。这是由于该技术具有制造更轻、更坚固、几何形状更复杂的零件的固有能力，这是航空等部门的必备品，零件的强度和轻便性至关重要。为了说明 3D 打印应用，我们编制了一份清单，列出了增材制造在航空领域的一些最近和最令人印象深刻的用途。

XB-1 超音速

所述XB-1是滑离朝向2020通过端部的飞行器臂架超音速。它被设计为高速喷气式飞机，可与现已停产的协和式飞机相媲美，被认为是世界上第一架自主研发的超音速喷气式飞机。同样值得注意的是，这架飞机有 21 个钛 3D 打印部件，这些部件由金属 AM 解决方案提供商Velo3D 制造。这些零件都是使用 Velo3D 的蓝宝石金属 AM 打印机制造的，该打印机使用激光粉末床融合。这些部件经过鉴定并配备在喷气式飞机的发动机硬件和环境控制系统中，以及几个结构部件中。

Norsk Titanium 为波音 787 提供的零件

Norsk Titanium US Inc是航空航天业钛增材制造的领导者，为波音 787 梦想飞机提供新零件。Norsk 使用了快速等离子沉积 (RPD) 工艺，该工艺使用在氩气云中熔化钛丝。这项技术最终提高了最终部件的强度和耐用性，其工作原理类似于定向能量沉积 (DED)，尽管 Norsk 的工艺采用电子束，使其能够同时在多个位置加热粉末。这些部件包括 3D 打印的钛部件，这些部件获得了 FAA（联邦航空管理局，美国政府监管民航机构）的认证。

雷尼绍、HAP 和 NCAM 的 3D 打印直升机门把手

工程公司雷尼绍与海德航空产品公司 (HAP) 和英国国家增材制造中心 (NCAM) 合作，为两架 II 类直升机提供 3D 打印门把手。尽管在此次合作之前，HAP 已经投资了聚合物 3D 打印，但该项目是其首次涉足金属增材制造领域。目标是看看金属 3D 冷打印是否是一种可行且具有成本效益的解决方案，用于制造直升机手柄和其他可能向前发展的部件。为此，使用激光粉末床融合完成构建，并使用内部晶格支撑水平打印。

美国空军跑道垫

在美国，作为小型企业创新研究项目的一部分，印第安纳州技术和制造公司 (ITAMCO) 与普渡大学教授 Pablo Zavattieri 合作开发了一种用于远征机场 (EAF)的3D 打印跑道垫美空军部队。这些 EAF 允许军用飞机在世界上任何平坦地形上起飞和降落，使这种 3D 打印跑道垫解决方案成为武装部队不可或缺的解决方案。传统上，美国军方将依赖于用铝板垫组装的便携式跑道。凭借 100 万美元的赠款，Purdue 和 ITAMCO 开始开发 3D 打印垫，该垫使用相变蜂窝材料 (PXCM) 作为自越南战争以来一直在使用的 AM-2 垫的替代品。

Markforged 豪华飞机零件

为了在私人飞机的客舱中营造奢华美感，客舱管理解决方案 (CMS)使用两台Markforged X7 工业碳纤维 3D 打印机打印高质量的最终用途部件。这些零件用于豪华飞机的机舱升级和更换。除了光滑的表面，更令人印象深刻的是，这些部件满足 FAA 合规性的严格要求。CMS 使用 Markforged 的阻燃微碳纤维填充尼龙 Onyx FR 材料制造定制部件，包括灯开关面板、USB-C 和插入式 USB-A 充电器以及可调节触摸屏支架。

萨博

一段时间以来，瑞典航空航天和国防公司萨博一直在其生产过程中使用增材制造为其战斗机制造内部零件。3D 打印使 Saab 能够创建和维修零件，同时限制制造时间和成本。去年 3 月，该公司使用 3D 打印部件进行了首次试飞。这是一个由 PA 2200、聚酰胺 12 制成的舱口，能够承受户外条件。最终，萨博希望找到更耐用的材料，尤其是与高海拔地区的严寒有关的材料，并希望开发一种移动 3D 打印系统，以便可以将其带到不同的基地。

萨泰尔

Satair 自 2011 年成为空中客车子公司，是一家丹麦公司，自 1957 年以来一直生产飞机部件。去年，该公司使用增材制造技术为其一位客户提供了经过认证的 3D 金属打印部件。3D 打印用于制造零件，特别是 A320ceo 飞机的翼尖围栏，通常的供应商不再提供该零件。据 Satair 称，这种设计方法将成本降低了 45%，同时提供了灵活性。

ITP航空

ITP Aero成立于 1989 年，为航空领域开发和设计应用程序。最近，这家西班牙公司利用选择性激光烧结 (SLS) 技术设计了新型 UltraFan® 发动机的主要结构之一。该组件称为 TBH（尾轴承座），除其他外，将用作飞机和发动机之间的连接元件。据 ITP Aero 称，3D 打印使生产具有复杂几何形状的零件成为可能，仅使用少量粉末并实现 25% 的材料节省。该公司表示，这种制造方法更加环保，并减少了生产过程中的碳足迹。

赛峰集团 3D 打印的鼻锥

3 月底，赛峰集团推出了第一款钛合金前起落架外壳，该外壳是在 SLM Solutions 机器上打印的。该部件的体积为 455 x 295 x 805 毫米，是一次性设计的——尽管通常它是由带有 5 轴臂的三个部件制造而成。能够承受公务机前轮传递的压力，钛金属外壳将于明年进行测试。无论如何，得益于金属增材制造，其整体重量减少了 15%，而赛峰集团的生产时间也大幅缩短。

3D 打印与马德里空军

在西班牙，管理西班牙空军飞机和直升机维护的 Maestranza Aérea de Madrid (MAESMA) 已将增材制造整合到其工厂中，以开发定制工具和测试新组件等。更具体地说，它使用 FDM 机器来制造碳纤维填充零件。例如，它打印了用于泄漏控制的工具部件或直升机主旋翼的定制钥匙。MAESMA 还投资于 3D 扫描解决方案，以扫描备件并建立 3D 文件库存，以备需要维护时使用。

来自 Materialise 和 EOS 的 Airbus 认证 3D 打印部件

除了使用的 3D 打印技术外，材料的选择也决定了适航部件是否能达到高质量标准。PA 2241 FR 是一种来自 EOS 的阻燃聚酰胺，满足这些要求并已通过空中客车公司的认证。通过与 Materialise 的合作，A350 飞机的大约 100 个不同部件将使用激光烧结技术进行 3D 打印。这些部件必须提供一定程度的防火、防烟和防毒保护，将使用 EOS P 770 3D 打印机制造。预计年产量将达到约 26,000 个零件。

汉莎航空 AM 整体方法中心

德国的Lufthansa Technik也知道如何利用 3D 打印的优势。在他们的中心，增材制造分为“原型”、“工具”和“飞行”三个集群。因此，该技术使内部维修和维护过程更加高效，并且还用于制造飞机部件的单个零件和备件。此外，还可以生产由聚合物材料或金属制成的定制工具。在“飞行”集群中，必须始终考虑合格零件的批准过程，这就是为什么在每种情况下都根据特定组件评估增材制造的使用。该中心旨在加速增材制造产品的开发和实施。

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