2014年3D打印技术在航空航天领域主要进展

1、NASA测试有史以来最大3D打印火箭部件

美国航天局(NASA)在马歇尔航天中心对3D打印技术在太空飞行中的运用进行了最新一轮测试,测试对象是有史以来最大的3D打印火箭发动机部件

据美国《大众科学》月刊网站8月28日报道,这个发动机部件是一台复杂的内部氧化物喷射器。当发动机点火时,这台喷射器会喷射燃料,为火箭起飞提供动力和推力。NASA于8月22日对该部件进行了测试;它可以帮助发动机产生20万磅(约合9万公斤)的推力。与此同时,测试的环境非常恶劣,试验是在每平方英寸压力高达1400磅、温度接近6000华氏度(约合3315摄氏度)的环境下进行的。

nasa

与NASA合作的是一家名为定向制造公司的快速制模公司。该公司使用一项被称为选择性激光熔化的工艺来打印上述火箭部件。这项工艺使用镍铬合金粉末,逐层打印出产品。之前的喷射器模型由115个部件组成,而这个3D打印的版本却只有两部分,这可以降低成本。该生产工艺还更加节省时间——3D打印只需要不到一个月,而传统的喷射器制作起来需要大约半年的时间,成本也高一倍。

2014年11月25日,NASA在太空国际空间站运用3D打印技术成功打印出印着“太空制造/NASA”字样的铭牌,这让科学家们看到了国际空间站自我打印零部件的希望曙光。这个项目的发展意味着国际空间站将可能实现自己打印所需的替换零部件。NASA马歇尔航天飞行中心国际空间站3D打印机项目负责人尼基·韦克海泽称,他们将实现用大型3D打印机在太空打印出他们需要的起居及操作空间建筑,这是可以预想的,比如利用火星上的土壤作为原材料,打印出可供人类居住的房屋。

另外,NASA资助Tethers Unlimited公司的SpiderFab项目 希望找到3D打印航天飞机内部部件方法,这家公司还将开发一个名为Trusselator的设备–使用相类似技术打印在太空中使用的太阳能电池阵列部件。

2、GE公司计划用3D打印技术制造发动机喷嘴

GE公司在2013年进行了重大技术投资,收购了Morris技术公司以及3D打印服务快速质量制造公司。现在GE可以对3D打印进行大规模的工业试验。除了航空上的兴趣外,GE还在使用3D打印来设计新的超声探针。

2014年,GE的研究小组为一款无线电控制的飞机设计了一台功能齐全的小型喷气发动机,它体现了3D打印技术的所有优点。他们重新设计了RC引擎,并使用EOS M270 3D打印机直接将其打印出来。这台彻头彻尾3D打印的微型喷气式发动机在航空试验室里的测试结果让人印象深刻——该发动机能够实现高达33,000 RPM的转速。

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2014年,GE 3D打印的LEAP引擎成功飞入天空完成空气动力学测试。这一成功背后是意大利的Avio公司(通用电气航空的子公司),与Arcam AB打印机的合作,最即用电子束作为其能量源逐层融化金属粉末。

GE航空将与斯奈克玛合作,利用增材制造技术生产LEAP发动机的喷嘴。公司准备最晚2016年启动全速生产,每台LEAP发动机需要10~20个喷嘴,GE每年将需要制造约25000个。这种生产规模超出了目前增材制造的产能。其他企业将会关注GE在3D打印规模化上面的进展。GE将使用激光烧结技术制造喷嘴。

除了航空部门,其他GE部门也在研究3D打印如何改进产品设计和生产。GE一直在用3D打印做实验,制造超声探针,并且寻找在风轮机中使用该技术的方法,以及设计新的燃气轮机零件。

3、美国空客:欲通过3D打印制造概念飞机

日前,美国空客公司表示将利用3D打印技术来打造概念飞机,而作为负责该项目的设计者之一,一位名为Bastian Schafer的设计师就正在忙于通过3D打印制造概念飞机的工程。据悉,要想利用3D打印飞机,需要该一台大小如同飞机库房一样的3D打印机方可完成,至少这台3D打印机约为80米×80米的规格才可以。

Airbus

尽管目前还有很多问题没有攻克,但3D打印技术已经实实在在的为很多有梦想的人们带来了机遇。3D打印技术拥有多种优势,不仅让节约得到成本,还能有效实现资源和材料的节省,同时制造周期也得到缩减。因此,相比传统制造方式,利用3D打印技术来制造飞机至少可以有效降低65%的重量,这个结果将是惊人的。

这款3D打印技术打造的概念飞机,将会采用多项创新设计理念来完成,并且全面满足绿色环保的倡议,因为它完全是利用可回收的飞机舱和可加热飞机座位,同时透明墙体可为乘客带来全新的视觉感受。

4、3D打印正在中国起飞

国内在金属3D打印技术领域已处于国际先进水平。北京航空航天大学王华明团队为国产C919、J15、J20、J31提供航空结构件,并于2012年凭借“大型复杂整体钛合金结构件激光成型制造技术及装备”获得国家技术发明奖一等奖。 西北工业大学黄卫东团队试制成功C919大飞机翼肋TC4上、下缘条构件,该类零件尺寸达450mm×350mm×3000mm。

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