3D列印對航空航天的飛速影響

2020-09-03 透視新零售

1913年，一條自動裝配線首次出現在亨利·福特（Henry Ford）的高地公園（Highland Park）工廠中時，汽車製造立即發生了變化。如今，事實證明3D列印將成為製造行業的顛覆者。

正如影印機可以在快速準確，廉價且可靠地複製2D頁面之後再複製精確的副本一樣，3D印表機也可以對機器組件進行複製。在重量和成本是關鍵考慮因素的航空航天領域，這種不斷發展的技術最重要的地方。

實際上，根據Research and Markets的報告，到2026年，全球航空和國防3D列印市場預計將從目前的15.6億美元增長到59億美元。

雷射治療

美國宇航局是這項技術的早期採用者，它可以用來製造塑料模型，最早可以追溯到1980年代後期，甚至還沒有創造出「 3D列印」一詞。

美國航天局迅速採用了雷射工程網成形（LENS）這一工藝，將金屬粉末送入雷射束中，以逐層製造產品，從而迅速認識到增材製造的好處。該技術非常精確，但非常緩慢，僅需一個小時即可生產一立方釐米。

該解決方案是當今3D印表機的先驅，與傳統方法相比，它可以更輕鬆地生產複雜零件。在某些情況下，可以生產超出常規生產方式的零件。

可以以更少的材料更快，更便宜地列印零件，這對於航空航天製造商來說是一個誘人的主張。從機艙中的簡單乘客座到太空火箭的複雜部件，機會似乎是無窮無盡的。

由於印刷部件通常比使用現有製造方法製造的部件更輕，更堅固，因此它們提高了燃油效率。更少的燃料意味著更低的成本和更少的排放，從而減少了對環境的影響。

列印運行

對於需要改裝的現有飛機，可以用更少的時間，費用和材料來列印更新或升級的零件，從而延長飛機的使用壽命。維修，修理和大修是一項大生意，在航空市場中有望增長，預計到2037年將達到82億人次。

空中巴士公司的市場預測估計，在未來20年中，商用飛機升級服務的價值將達到1800億美元。按需列印替換組件意味著可以將庫存水平保持在最低水平，並且提供了一種經濟高效，可靠和安全的方式來最大程度地減少停機時間並保持飛機暢通無阻。

強大，輕巧的組件可以列印的速度吸引了主要航空工業製造商的廣泛關注，例如洛克希德·馬丁公司（Lockheed Martin），該公司正與Arconic合作開發新的製造工藝，包括金屬3D列印。

從傳統的鑄造和焊接工藝過渡到藉助增材製造工藝製造的發動機是一個巨大的轉變。但是新興技術並非沒有挑戰。在印刷零件上空之前，它們必須滿足嚴格的航空標準，例如在全球最大的航空市場美國獲得聯邦航空管理局的批准。

質量創新

儘管這一批准程序阻礙了3D列印行業的前進動力，但安全性是航空和航天領域的重要考慮因素。

為了遵守嚴格的法規，製造商必須能夠保證其成品印刷部件的質量。在大多數機器中，測量印刷零件的尺寸和形狀很容易。但是，檢查製造完整性的唯一方法是將其打開，這是自欺欺人的。

創新提供了解決方案。三菱重工（MHI）集團下屬三菱重工工具機（MAT）的高級副總裁兼營運長新谷晴彥說，該公司使用突破性的監控系統實時監控3D列印過程以確保質量。

Niitani說：「獨特的系統分析反饋並進行自動調整，以確保結構的一致性。」 「客戶可以訪問列印過程的完整記錄，從而提供全面的產品可追溯性。」

7月，NASA選擇了卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon University）研究使用3D列印的方法，這些方法可在不犧牲質量，可靠性或安全性的情況下降低飛機製造成本和使用壽命。

如今，阿聯航空等公司正在為其飛機開發 3D視頻監控投影儀和通風格柵。該技術已應用於從直升機發動機和美國陸軍Perdix無人機到強化金屬機身面板的所有事物。

最終，太空人可能會使用3D列印的火箭炮轟入太空，藉助這項快速發展的技術，飛躍探索新領域。

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