3D打印技术在航空领域中的应用前景(4)
时间：2017-06-19 10:20 来源：南极熊 作者：中国3D打印网 阅读：次
3D打印大部件的应用前景
3D打印可以支持航空设计师实现梦寐以求的组合件最大化，以及最小化装配量的高经济性目标。通过3D打印技术制造整体零件，有条件把维护和结构允许的部分一体化，大幅度减少因为零件数量和装配工艺所产生的重量，使飞机设计和装配的难度明显得到降低。
国内外现阶段3D打印的应用范围还不大，主要集中在复杂零件的快速原型和小批制造，但以铸造件对航空装备减重的效果作为依据，只要突破了设计和应用方面的几个关键点，3D打印一体化应用的发展将是必然的趋势。
随着3D打印技术应用成熟度的提高，也将出现相应的工艺和制造规范。3D打印只要突破整体大部件材料堆积速度和制成品质量/寿命控制的难关，将会首先在大型民用和军用特种飞机(普遍采用民用飞机作为平台)制造中得到应用。民用大飞机的优点是结构尺寸大，机体开口比例低，飞机交付后一般不会进行大的结构改动，适合3D打印一体化大部件的应用。按照空客公司的设想，未来的民用飞机可以利用3D打印的方式，采用“鸟巢”式网格结构整体成型机体，用透明件填充框架，让民用客机拥有“花房”式全景布局的机体，最大化发挥3D打印所带来的性能和使用优势。
国外已经制造出全3D打印的无人机的机体和发动机，实现用3D打印生产小型化、低维护要求航空产品的目标。按照国外航空企业的远景规划，到2050年就有实现飞机整体结构3D打印成型的可能，届时将会出现由3D打印大部件组成的实用型民用中、大型航空器。
3D打印实际应用的成本和成熟性
3D打印可降低毛坯件重量和减少机加工时间，能提高生产速度和降低成本，但这只是比较零件的后期加工费用，而没有考虑到全生产周期的综合成本。3D打印需要精细度很高的粉材作为基材。高精细度和高纯度的粉材，制造工艺和单位重量成本远高于金属坯材基料。普通的民用塑料件每千克成本不过几十元，可用于3D打印的同材料粉材每千克成本上百元，进口高品质粉材的成本可达几百元，航空用金属材料的坯、粉材料成本差异也大体相似。
事实上，3D打印的基材本身就要对原坯进行专门的加工，使冶炼坯料成为可用于烧结的高纯度粉材，而宣传3D打印时却很少考虑这方面的生产周期和成本。严格说起来，常规锻件由铸造的坯材轧压成型后加工，与先制成粉材后再通过烧结方式3D成型后加工，综合成本必须统计整个生产周期的成本，而不是仅去对比毛坯件成型和机加工周期成本。
3D打印航空零件虽然已经实际应用了十几年，但作为关键件使用的历史并不长，没有哪个型号真正完成了全寿命实际使用的验证。3D打印零件的试验数据确实比较理想，但与经过上百年传承的常规工艺相比，3D打印存在有很多还不够清晰的应用问题，需要经过长时间使用才能够积累足够的数据。3D打印减重最直接的措施就是实现结构一体化，而没有得到完整的设计体系支持的一体化，仅能在生产制造阶段发挥直接作用，在周期最长的使用阶段的经济效益却缺乏验证，而且存在比常规工艺更大的质量控制风险。3D打印零件需要长时间使用才能积累应用数据，目前设计师和使用者都不敢放开3D打印的应用范围。
3D打印能适应复杂的结构设计，工艺实现难度比铸/锻要低。但是，3D打印单件与批量的生产消耗没有差异，相比之下，锻/铸生产制造出模具就可以重复制造，批生产消耗明显低于首件。因此，达到批生产效益平衡点的可以利用3D制造，否则还是应采用常规方式。现代军机的正常生产周期在1年左右，飞机寿命却能达到30年，结构寿命也有近万飞行小时，这个期间所面对的问题远比生产周期更多，也更复杂。
3D打印用于设计验证与原型机的快速制造时，短周期和低成本的优势明显，如果把3D打印零件广泛用于批生产型号，带来的缩短生产周期和降低成本的收益是否能平衡全寿命周期内的风险还是问号。3D打印是足以影响航空设计和制造的前沿技术，但这种技术真正融合到航空工艺体系中，所需要的时间和应用研究还远非现在的规模所能企及。
(责任编辑：admin)
未来，3D打印将为供应链带
选区激光熔化SLM过程中打
3D打印热潮已过，下步将如
干货：3D打印在一汽大众汽
3D打印机为何能在环保问题
3D打印为供应链带来意想不最新内容
各类3D打印成型技热点内容
