Horizon Additive Manufacturing利用3D打印生產(chǎn)航空航天部件

dy1993   2017-11-28 17:49:59

從模型飛機(jī)到無人機(jī)、噴氣機(jī)和火箭,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)很多正在飛行的飛機(jī)正在使用3D打印的零件。而這種趨勢只會(huì)繼續(xù)增加,英國ATI Horizon Additive Manufacturing等財(cái)團(tuán)正在努力開發(fā)航空航天領(lǐng)域的先進(jìn)制造方法。

Horizon AM目前專注于生產(chǎn)飛機(jī)用金屬輕質(zhì)部件的新型增材制造技術(shù),它們將創(chuàng)造更實(shí)惠的生產(chǎn)方法,減少浪費(fèi),允許按需生產(chǎn)近凈形狀。

“已經(jīng)建立了以這種方式制造飛行部件的可行方法,其目的是利用這些制造方法的高幾何復(fù)雜性和多材料能力,以實(shí)現(xiàn)用于下一代飛機(jī)的先進(jìn)飛機(jī)部件,從而讓英國航空航天設(shè)計(jì)和制造走在前沿,”航天技術(shù)研究所最近在新聞稿中就Horizon和一個(gè)新案例進(jìn)行了研究。

該聯(lián)盟由一群有興趣為航空航天部件創(chuàng)造新型AM技術(shù)的合作伙伴于2014年成立。由GKN Aerospace領(lǐng)導(dǎo),該財(cái)團(tuán)還與以下機(jī)構(gòu)建立了合作伙伴關(guān)系:

雷尼紹

歐特克

謝菲爾德大學(xué)

華威大學(xué)

該聯(lián)盟的項(xiàng)目包括11個(gè)工作包,其中包括:

AM材料

設(shè)計(jì)要求

AM設(shè)計(jì)

優(yōu)化

聚合物AM

AM流程的理解

AM的后期處理

AM的NDT

“ATI Horizon (AM)計(jì)劃的重點(diǎn)是通過GKN的技術(shù)準(zhǔn)備評估(TRA)流程推進(jìn)三項(xiàng)關(guān)鍵的AM技術(shù),以便將其發(fā)展為可行的生產(chǎn)流程。迄今為止,聚合物AM和TRL 4用于LPB的TRL 3已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。它還與其他ATI項(xiàng)目和GKN站點(diǎn)合作,為在WIST和ALFET開發(fā)的下一代防冰系統(tǒng)的飛行試驗(yàn)生產(chǎn)飛行測試硬件。TRL 4的重點(diǎn)將從過程轉(zhuǎn)向產(chǎn)品開發(fā),重點(diǎn)是聚合物TRL 4。該案例研究指出,LBP的TRL 5和EBM技術(shù)的持續(xù)工業(yè)化,實(shí)現(xiàn)了TRL 4的高速發(fā)動(dòng)機(jī)部件?!?/span>

這個(gè)財(cái)團(tuán)增加了20名工程師(以前只有8名),現(xiàn)在他們有10臺3D打印機(jī)。他們在材料分析實(shí)驗(yàn)室使用多種材料,專注于生產(chǎn)而不需要后處理,并且與AM客戶“加強(qiáng)合作”。

由于通過從ATI Horizon獲得的技術(shù)發(fā)展,GKN的優(yōu)勢在于與現(xiàn)有客戶合作生產(chǎn)需要快速交付的試飛硬件。通過這種合作,GKN可以將AM應(yīng)用到客戶業(yè)務(wù)的其他領(lǐng)域。

兩個(gè)案例研究已經(jīng)完成,首先圍繞NextGeneration Ice Detection系統(tǒng)進(jìn)行研究,因?yàn)樵撀?lián)盟也與其他主要實(shí)體合作,包括其他GKN部門。他們使用激光粉末床組件舉行新型飛機(jī)光學(xué)冰探測器(OID)和下一代防冰加熱墊。

研究小組在他們的案例研究中表示:“這個(gè)組件被連接在一個(gè)儀表塔上,并且使用由設(shè)施擁有的BAe 146-301大型大氣研究飛機(jī)(ARA)進(jìn)行飛行測試,用于空中大氣測量(FAAM)”。

項(xiàng)目如下:

激光粉床AM對TRL 5

朝向TRL的光學(xué)冰探測器6

朝向TRL 6的防冰加熱墊(ALFET)

“AM部件需要與飛機(jī)的儀器罐、OID傳感器和外部視頻攝像頭連接,以驗(yàn)證冰是否已經(jīng)累積。”

研究人員補(bǔ)充說:“盡量減少零件外表面的表面粗糙度,并保持AM零件和其他金屬零件之間所需的緊公差,這一點(diǎn)很重要?!?/span>

第二個(gè)案例研究在整個(gè)生命周期中研究添加劑制造設(shè)計(jì)(DfAM)。研究人員探索了電梯鉸鏈支架上的仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)方法。通過仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì),他們發(fā)現(xiàn)可以制造出重量減輕50%的復(fù)雜零件。不僅如此,這些零件現(xiàn)在可以用3D打印來生產(chǎn)。這意味著機(jī)翼設(shè)計(jì)提供了更高的性能、效率,甚至節(jié)省了成本。因此,飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)也將更有效地運(yùn)行。

這個(gè)工作包的目的是使用五(5)個(gè)不同的軟件包為五(5)個(gè)不同的電梯鉸鏈支架優(yōu)化設(shè)計(jì)規(guī)劃一個(gè)單一的AM過程。該設(shè)計(jì)將在鉆機(jī)上進(jìn)行建造和機(jī)械測試,并獲得所有合格的預(yù)期。

他們引用電梯鉸鏈支架的好處如下:

降低買入飛行比率,從3.5降低到大約2-1.5;

重量減輕高達(dá)53%;

部件數(shù)量可能減少;

設(shè)計(jì)時(shí)間可能縮短10倍;

“這項(xiàng)研究提供的證據(jù)表明,在傳統(tǒng)的制造工藝范圍內(nèi)設(shè)計(jì)的零件可以被優(yōu)化的零件取代,從而節(jié)省成本和重量。作為AM的一個(gè)組成部分的結(jié)構(gòu)部件組件的更廣泛的應(yīng)用被確定為進(jìn)一步的潛在發(fā)展領(lǐng)域?!?/span>

“該項(xiàng)目的相對有限的范圍已經(jīng)發(fā)展到TRL4在飛機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的技術(shù)。這項(xiàng)工作已通過其中一個(gè)部件的靜態(tài)強(qiáng)度測試進(jìn)行驗(yàn)證。這項(xiàng)技術(shù)將推動(dòng)到TRL6并進(jìn)行飛行演示,”研究人員總結(jié)道。

點(diǎn)擊這里了解更多關(guān)于聯(lián)盟和他們最新的案例研究。

來源:3D虎


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