您的下一航班将使用3D打印的引擎部件
有内容 有深度 有态度 欢迎关注
增材制造正在许多行业获得使用，航空航天更是如此。笔者在往期文章中已多次谈到3D打印火箭发动机以及西门子的涡轮叶片，越来越多的应用看起来似是如火如荼，让很多人只有羡慕的份儿。航空工业是如此青睐3D打印，仅仅是因为它能节省成本、能进行复杂制造？波音、空客这些航空航天巨头下一步又要走向何方？本期以空客为例，谈一下航空应用，以及背后的认证问题。
空客选择3D打印的原因
空客一直都在投资增材制造技术，该公司基于新的设计自由度，获得了业界前所未有的创新生产解决方案。这里，我们再系统梳理一下3D打印制造方式的优势：
零部件坚固耐用，性能优于铸件、接近锻件，甚至在一些情况下优于传统锻件；
节省材料，降低生产成本；
快速制造，加工周期短；
一体化制造，减少零件数量，降低组装成本；
复杂结构制造，可制造传统方法无法实现的复杂制件；
分布式生产，无需集中的、固定的制造车间。
在航空领域，最重要的是实现器件轻量化，飞机越轻，所需燃料越少，载客越多，可以再次降低成本使公司受益。3D打印在降低生产成本的同时，制造的部件具有优异的重量与强度比，这足够引起航空公司的兴趣。增材制造为航空业盈利实现了良性循环。
空客3D打印应用
除此之外，当某些部件（如座椅）需要升级改造，原有的分包商无法生产时，空客转向增材制造解决问题。事实也证明，增材制造是最有效的解决方案。他们能够重新设计零件并快速3D打印，而无需通过分包商制造与运输，无需等待订购周期，这在国内航空公司也实现了较好的应用。
空客下一步如何做？
未来，空客会继续增加增材制造技术的投资用于批量生产。自2019年1月起，空客新型客机发动机PDOS引擎支架将首次采用3D打印制造。空客公司与GE Additive和GE Aviation紧密合作，由后者生产的该3D打印发动机部件已获得美国联邦航空管理局（FAA）的批准。
GE 3D打印的钴铬合金引擎支架
PDOS支架也叫作电动门开启系统支架，在引擎架构中起着非常重要的作用。具体的说，是当飞机在地面检修发动机时，该支架可以打开和关闭发动机的风扇罩门。之所以放弃传统加工方式进而使用3D打印，是因为后者能够减少90%的材料浪费并能减轻10%的重量，不仅设计、加工周期短，还降低了总体制造成本。虽然这个支架仍是在地面使用，但这对于民用航空来说，仍然是一大进步，因为从认证角度来说，民航相比军用的审查更为严格。
复杂的航空认证
看起来似乎就是一个简单的零件，一项简单的3D打印应用，但通过认证背后包含的内容颇多。下面，我们展示德国在增材制造领域资格认证的一些内容，帮助最终用户在生产中成功应用增材制造技术。
1. 设备认证
用于打印的设备需要进行一系列的检验和测试，以客观验证是否满足最终产品质量的所有必要要求，其中还涉及机器的安装、运行以及维护程序。除一般质量管理所需的标准操作程序和工作说明外，机器认证在每个关键工序上需要详细的作业指导书和标准表格。此外，还必须建立生产、维护和质量保证的协议。
PDOS引擎支架由Concept Laser M2打印
2. 材料认证
材料认证直接涉及航空安全性，没有经过认证的材料也不会被航空部门接纳。这些认证包括用于航空航天装备零部件增材制造的原材料制备工艺要求、规格、成分组成以及性能要求等。标准可以支持航空航天装备关键部件的认证，并保证供应链内材料性质数据的完整性与可追溯性。
3. 质量与安全认证
为了保证零件质量，并监测材料、零件和工艺性能的偏差，必须建立持续、全面的质量保证。质量保证步骤必须包括在过程验证中，并且它们的措施必须能够检测和评估零件性能。这些质量保证措施包括流程检验、粉末组成分析、精度测量、拉伸性能测试和无损检测等。
4. 人员认证
只有合格的人员才能在工业“连续”生产中成功实施和鉴定高度复杂的增材制造工艺。由于航空业是要求苛刻和高风险应用的行业，增材制造人员资格的重要性将在不久的将来持续增长。德国因此出台了增材制造从业人员国家标准DIN 35225，这其中就包括了激光粉末床熔融系统操作人员的身体和技能要求，如视力、动作协调性，以及理论和实际操作标准。德国人的标准，只怕具有很高的严肃性，操作人员通过严格认证的周期会很长。
上述提到的只是所有认证相关的一部分内容，倘若材料、设备工艺甚至环境发生改变，相关的认证还得从头来过，而且经常要回头看，这可以称得上牵连甚广，具体内容不做展开。如今关于认证的话题提的越来越多，门槛也越来越高，对于安全，是慎之又慎。
END
增材制造在航空领域大规模使用将是大势所趋，只是时间问题，相关认证标准也会越来越成熟。
成功实施合格的增材制造生产标准并创建可行的应用案例，必须在整个公司内传播专业知识，这涉及研发、工程设计、生产采购以及一般管理部门，这些都将为通过认证并成功应用创造机会。这也突出表明，一般性的增材制造服务公司，越来越难以进入这个领域，看明白就好。
TCT Asia 2019 ，预登记参观免50元门票
资料下载请加入3D打印技术参考QQ群：867355738
在校生3D打印专业知识交流与分享，寻找工作机会，请加入高校人才社区交流群：942944143
延伸阅读：
由EOS帮助空客A380优化高压液压阀块质量和结构得到的启示
长按添加订阅
Share the World's 3D Printing Technology
原文始发于微信公众号（3D打印技术参考）：您的下一航班将使用3D打印的引擎部件