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金属激光熔融技术在飞机制造中发挥重要作用

金属激光熔融技术在飞机制造业中的地位日益重要。更短的交付周期、更合适的部件和前所未有的成型自由度,这些都是选择这一技术的重要依据。
  如今,该技术在飞机“轻量化结构”和“仿生学”方面的突出表现,让这一趋势更加显而易见:金属激光增材制造技术正在改变其设计思维。在未来的飞机设计中,部件将能够有针对性地吸收力线。同时,又符合轻量化要求。耐久、节约资源、改善成本结构,从而鱼和熊掌可以兼得。
  ConceptLaser有限公司创始人兼首席执行官FrankHerzog先生、汉堡空客新兴技术与概念负责人PeterSander先生和汉堡LaserZentrumNord有限公司首席执行官ClausEmmelmann教授(工程博士)共同参与了空客A350XWB采用的连接件,即所谓的托架3D金属打印项目的研发和生产。以前,该部件由铝材铣削加工而成。现在,则可以用钛材料打印而成,减重幅度大于30%。
  空客A350XWB的连接件采用3D打印的生产方式,在2014年入围了“2014年德国经济创新奖”的最终评选。评审团的评定意见为,这种跨行业的开发形式,彻底改变了飞机构件的制造方式和民用飞机的“轻量化”途径。2015年12月,参与该项目的3位成员在德国柏林举办的“2015德国未来奖”中,又被共同授予“最佳团队”的荣誉称号,并接受了由德国总统亲自颁发的荣誉证书。
  支持在飞机制造业中采用金属激光熔融技术的论点是,自由成型和减重。其中“轻量化”特点可有效帮助航空公司在飞机运营中取得更为经济的效果。固定元件(托架)所能取得的减重效果,将有助于实现更低的燃料消耗,或者提升飞机的装载能力。
  设计新的飞机时,需要用到成千上万个小量制造的FTI(飞行测试安装)托架。金属增材制造(LayerManufacturing)方法不仅可以帮助设计人员快速生产出新的设计结构,而且生产出的部件重量要比常规的铸造件或者铣削件轻30%以上。
  此外,金属激光增材制造工艺直接以CAD数据作为基础,省略了模具,降低了成本,让部件可以更快的速度投入使用,最多可节省75%的时间。同时,利用该工艺无模具的特点,在早期即可制造出具有接近量产部件特性的原型件,极大节省模具成本。
  飞机零件在铣削过程中会产生高达95%的可回收废料。而采用激光熔融技术,操作者不仅可得到“接近最终轮廓的部件”,且废料只有约5%。“在飞机制造业中,将其称为‘成品原料比’(buytoflyratio),90%在这里是一个了不起的数值。在对能量效率进行衡量时,这一数值当然也体现出积极的一面。”ClausEmmelmann教授(工程博士)说。尤其是应用在像钛这样的高级且昂贵的飞机制造材料上时,这种方法更具吸引力。

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