發(fā)布時間:2017-12-27 來源:輕量化技術(shù)
關(guān)鍵詞: 機床制造商 輕量化領(lǐng)域 開辟 新道路
航空航天飛機的輕量化主要通過使用纖維增強塑料、鋁和鈦來實現(xiàn)。另一方面,這種材料的加工也為機床制造行業(yè)帶來了新的挑戰(zhàn)。“為了不斷改進航空航天領(lǐng)域復雜構(gòu)件及生產(chǎn)流程,整個價值鏈上的各個技術(shù)模塊都需要緊密協(xié)作,相互補充”加工創(chuàng)新網(wǎng)辦事處的負責人布普強調(diào)了這一點,該網(wǎng)絡成員以聯(lián)合展團的形式參加了2017年漢諾威EMO展。
根據(jù)德國機床協(xié)會的數(shù)據(jù)表明,4.1%的機床都由來自航空航天領(lǐng)域的采購商所購得。如果參考德國機床整體生產(chǎn)水平(2015年:約112億歐元-整機,非零部件),其中該行業(yè)所占份額為4.6億歐元。在過去幾年中,這一數(shù)字呈明顯的上升趨勢。2013年該行業(yè)所占市場份額僅為3.6%,2011年也只有2.5%。究其原因是增材制造工藝在航空航天領(lǐng)域的地位日益重要。
德國機床工具協(xié)會在采訪中給出了上述解讀。
德國漢諾威生產(chǎn)工程與機床研究所生產(chǎn)工藝部門主任格羅夫認為,在未來幾年內(nèi)飛機的數(shù)量會持續(xù)增長。這位科學家認為“與此同時航空航天也將成為創(chuàng)新的驅(qū)動力。飛機需要更靈活,更功能集約的,更牢固的構(gòu)件,用以保證其在自動化生產(chǎn)鏈中的高效生產(chǎn)”。迄今為止,類似A350這樣的長途運輸飛機,其整體質(zhì)量的50%是纖維增強塑料。這反而將對金屬構(gòu)件造成影響,因為傳統(tǒng)航空材料鋁與纖維增強塑料的組合會導致接觸性腐蝕。格羅夫認為:“我們必須使用耐腐蝕的材料,比如鈦合金,但是這種材料相較于鋁非常不耐切割。在此增材制造就是一種有針對性的制造技術(shù)。”
事實上這種技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內(nèi)還處于蹣跚學步的階段。幾周前第一件3D打印的用于飛行控制器上的零件才隨著一架空客進行了首飛,該零件是由利勃海爾航空航天與運輸公司生產(chǎn)的,是用于飛行控制的液壓組件。由鈦粉制成的閥塊,作為擾流執(zhí)行器的組成部分,可以用于諸如空客A380上。據(jù)制造商所述,鈦粉材質(zhì)的閥塊和傳統(tǒng)的鈦鍛件閥塊具有相同的性能,但是卻因為是由更少的單一組件構(gòu)成的,所以重量也減輕了35%。
利勃海爾航空航天與運輸公司飛行控制與驅(qū)動系統(tǒng),起落架系統(tǒng)與液壓系統(tǒng)的常務董事兼首席技術(shù)官呂文斯得出結(jié)論:“在我們將3D打印工藝全面應用到航空工業(yè)中之前,還有一些工作需要處理。需要對粉狀材料的激光參數(shù)和后期加工直到最終成品的所有流程鏈上的環(huán)節(jié)進行優(yōu)化,從而來優(yōu)化這項技術(shù)的穩(wěn)定性,成熟度以及經(jīng)濟性。”不過,3D打印技術(shù)的潛能和愿景將對未來幾代飛機的研發(fā)產(chǎn)生深遠影響。漢諾威的EOS 有限公司對增材制造在航空航天領(lǐng)域的作用進行了展示,該公司展出的是一個用于Ariane-6-上級驅(qū)動火箭驅(qū)動器Vinci的噴鑄頭,這個噴頭通常由248個構(gòu)件組成,并且由不同的生產(chǎn)步驟進行生產(chǎn)和組裝。在注塑件方面,會通過在銅套上打8000多個橫向孔,與122個噴鑄元件精確地擰到一起,用以混合元件中流動的氫氣與氧氣。制造商將借助3D打印技術(shù)對此類鑄件進行高效生產(chǎn)。A增材制造本身可以將功能集成、輕量化、簡化設(shè)計以及縮短單個部件的生產(chǎn)時間等功能集于一身。生產(chǎn)最初是在EOS M 290上進行并逐步完成的。然后在更大的EOS M 400-4系統(tǒng)上完成縮放。借助激光技術(shù),可以四倍的速度制造發(fā)動機部件。
憑借這種與單激光系統(tǒng)相比更高的生產(chǎn)率,AiO噴鑄頭的制造時間縮短了3倍,成本也降低了50%。由于設(shè)計簡化,材料特性得到改良,與鑄件質(zhì)量相比壁厚大大降低了-同時堅固性不變。重量減輕25%意味著減少了安裝時間,同時也降低了成本。