​3D打印空客 A380 客机的前起落架？
在所有的3D打印技术中，激光熔覆并非是新技术，然而正是近几年的加速发展，使得这项技术越来越获得行业的重视。日前，由英国航空航天技术研究所 (ATI) 提供支持，并由英国政府一项更大的计划提供资金资助的 I-Break项目启动，该项目由空中客车公司与其他 15 个合作伙伴（从行业领导者到小型企业、学术界和研究组织）展开合作。
空客A380
© 空客
根据增材制造市场研究机构AMPower, 2022年电弧熔丝能量沉积增材制造技术发生了明显的进展，更高的加工效率随着更好的质量控制水平发展，使得该技术跳跃到成熟的工业制造应用领域，尤其是随着造船、石油天然气等领域的增材制造标准出台，为该技术打开了更快速的上升空间。而由于高度的市场竞争和高度的市场需求动态主导，一些以软件驱动的创业企业例如MX3D开始活跃在市场上，而另一方面一些老牌的企业例如LINCOLN ELECTRIC正在加速电弧熔丝能量沉积增材制造技术的进步。此外，电弧熔丝能量沉积增材制造技术在民航飞机上的应用伴随着对可持续发展的制造需求变得越来越具有吸引力。而电子束熔丝和等离子熔丝技术，也正在成为钛合金和镍基高温合金大型结构件加工的具有吸引力的技术。
金属3D打印技术的加工效率
© 3D科学谷白皮书
减少碳排放
I-Break 项目将首次采用电弧熔丝能量沉积增材制造技术等创新技术，特别是来自 WAAM3D 的 WAAM 激光熔丝能量沉积3D打印技术，开发和制造目前使用大型锻件生产的起落架结构部件。其他技术包括热等静压和复合材料，所有这些技术都是为了缩短飞机开发上市时间并将制造过程中的工业二氧化碳排放量减少 30%。
根据3D科学谷全球战略合作伙伴-增材制造市场研究机构AMPower, 能量沉积增材制造技术之前的应用基本停留在零件修复方面，尤其是送粉的DED技术，2021年出现的一个显著变化是激光熔丝能量沉积增材制造技术开始更多的用于零件制造用途，包括MELTIO和MITSUBISHI ELECTRIC-三菱电机等企业提供的激光熔丝能量沉积增材制造交钥匙项目服务使得这项技术在随后的几年中将有更大的市场发展可能。
根据3D科学谷，与铸件相比，电弧熔丝能量沉积增材制造技术可以将交货时间从几个月缩短到几周，从而帮助制造商更快地将零件推向市场。它还显着增加了设计自由度和零件整合机会。此前，2018年，空客旗下Stelia航宇公司的工程人员日前通过电弧增材制造（WAAM）技术创造出了世界首个自加强机身壁板，他们以增材制造集成加筋结构以提供结构加强。工程人员使用的是丝束电弧增材制造，将加筋铝丝沉积到壁板的内表面。之前，机身内部网状的加筋结构均是通过手工紧固或者焊接上去的。
I-Break采用的是来自WAAM3D的电弧熔丝能量沉积增材制造技术， WAAM3D可以控制在满足高完整性结构应用下的微观结构和机械性能，并通过在线无损检测技术以实现电弧熔丝能量沉积增材制造技术的产业化。I-Break 项目目前预计于 2026 年完成。
控形、控性
国内方面，根据航空材料学报，WAAM技术在航空高端武器装备制造上显示了巨大发展潜力和重要的应用前景。相较于目前发展较快的激光选区熔化技术，WAAM技术在航空装备上实现工程化应用还有一定距离，需要国内外不同学科背景的科研团队共同研究，突破现阶段WAAM技术面临的专用材料创新不足、路径规划软件单一、成形过程在线监控及反馈控制不智能等技术瓶颈，建立WAAM成形大型、中等复杂金属构件的尺寸精度—微观组织-力学性能-质量检测与分析的全流程工艺数据库，实现金属构件精准“控形/控性”。
航空装备WAAM成形技术发展路线规划图
© 航空材料学报
随着关键技术的突破，专用材料的开发、智能装备、工艺及软件的制造能力的提升，WAAM技术有望在航空装备领域大型、中等复杂铝合金、钛合金结构件的制造中得到快速和广泛的应用。
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