空客在A350貨艙門圍板中使用了基于絲材的定向能量沉積技術(shù)制造的零部件。
空客報(bào)告稱,已開(kāi)始將絲材定向能量沉積(w-DED)部件批量集成到A350貨艙門周圍區(qū)域。這些由空中客車公司設(shè)計(jì)的部件是為此次探索性階段而生產(chǎn)的,由一家具備資質(zhì)的供應(yīng)商采用等離子體定向能量沉積技術(shù)進(jìn)行增材制造,隨后經(jīng)Testia進(jìn)行超聲波檢測(cè),最后在空中客車工廠進(jìn)行加工和安裝。
這些部件在功能和幾何結(jié)構(gòu)上與它們所取代的傳統(tǒng)鍛造部件完全相同,但它們能立即帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的成本節(jié)約。展望未來(lái),下一步的目標(biāo)是逐步推進(jìn),從A350 w-DED部件過(guò)渡到其他項(xiàng)目和其他飛機(jī)應(yīng)用中的更關(guān)鍵應(yīng)用(包括長(zhǎng)期計(jì)劃內(nèi)的機(jī)翼和起落架)。
該技術(shù)使用一個(gè)配備有鈦絲卷軸的多軸機(jī)器人手臂,其動(dòng)作具有精確的數(shù)字控制。能量以激光、等離子體或電子束的形式集中投射到絲線上,瞬間熔化絲并將其逐層熔合到表面上。從表面上看,這種方法與焊接類似,但它是由三維模型引導(dǎo)的,從“基礎(chǔ)”開(kāi)始逐層制造出物體,形成所謂的“毛坯”。這個(gè)毛坯看起來(lái)非常像最終所需的形狀,即“近凈成形”,隨后進(jìn)行快速機(jī)械加工以符合部件設(shè)計(jì)的精確尺寸。
“w-DED”技術(shù)使空客能夠從制造小型部件過(guò)渡到制造長(zhǎng)達(dá)七米的大型結(jié)構(gòu)鈦制部件。雖然金屬增材制造在航空航天領(lǐng)域已有約十年的應(yīng)用歷史,但迄今為止主要應(yīng)用于小型部件。傳統(tǒng)的粉末床增材制造設(shè)備通常只針對(duì)制造長(zhǎng)度小于兩英尺的部件進(jìn)行優(yōu)化。
而w-DED則使空客能夠從制造小型部件轉(zhuǎn)向制造長(zhǎng)達(dá)七米(超過(guò)23英尺)的大型結(jié)構(gòu)鈦制部件。這種新工藝有望比粉末床增材制造更快,將每小時(shí)的產(chǎn)量從數(shù)百克提升至數(shù)千克。這一飛躍可能會(huì)使增材制造在商用飛機(jī)大型結(jié)構(gòu)部件的工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中變得可行。
鈦因其強(qiáng)度、輕質(zhì)以及與現(xiàn)代碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的兼容性(如耐腐蝕性、相對(duì)膨脹系數(shù)等特性)而被選用。但它也是一種高價(jià)值原材料。w-DED技術(shù)能從源頭避免浪費(fèi),部件的制造接近最終設(shè)計(jì)形態(tài),可加工去除的材料極少。相比之下,在傳統(tǒng)方法中,可能需要對(duì)原本采購(gòu)的鈦材料進(jìn)行80%至95%的回收利用。
增材制造將傳統(tǒng)模鍛的交付周期從長(zhǎng)達(dá)兩年縮短至幾周。
這項(xiàng)技術(shù)還實(shí)現(xiàn)了一種名為“專為?DED?設(shè)計(jì)”的概念。工程師不再需要將復(fù)雜部件設(shè)計(jì)為多個(gè)必須連接起來(lái)的獨(dú)立零件,而是可以將其設(shè)計(jì)為一次性制造完成的單一、復(fù)雜且經(jīng)過(guò)優(yōu)化的部件。這種將多個(gè)部件整合為一個(gè)部件的能力將簡(jiǎn)化供應(yīng)鏈、減少裝配勞動(dòng)力并縮短生產(chǎn)周期。


