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微小變更,卻為航空飛行提升了燃油效率
2017-12-12  閱讀 (1457)   分享到


 
通過空氣動力學優化設計和減少阻力,SLS技術打印的航空航天部件能節省4%的燃油
 
 
 
》挑戰:
短期內交付一個被嚴格管制的專利設計,從制作原型到生產部件 ,包括必要的檢測和報告
 
》解決方案:
3D Systems的按需制造服務專家Quickparts、SLS選擇性激光燒結技術、玻纖填充的尼龍材料DuraForm GF
 
》成果:
• 兩個月內交付18個生產級衛星葉片套組和360個部件
• 成功的首件檢驗&報告
• 針對未來需求,可重復制造相同品質和性能的部件
• 客戶滿意度高,部件通過AS9100質量體系(AS9100 是一份在ISO 9001 質量體系要求基礎上開發的航空航天標準)
 
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在航空業,即使是最輕微的設計變更,都能對飛行效率產生驚人的影響,這也就是為什么航空業制造商執著地投入大量時間和人力成本來優化飛行設備的設計。
 
有時候,一點點小修改就可能帶來巨大的回報,就像下文涉及到的德克薩斯州Metro Aerospace制作的3D打印微型葉片。這個部件專為C-130/L-100飛行器研發,葉片將被緊緊的固定在機身兩端,主要是為了通過改變后貨艙門的氣流來減阻。
 
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3D Systems按需制造Quickparts團隊幫助Metro Aerospace以極快的速度將微型葉片從原型轉化為生產部件。3D Systems的按需制造專家Quickparts可以在產品研發的任何階段提供部件支持,提供快速原型制作、演示模型和小批量生產部件的服務。
 
3D Systems位于俄克拉荷馬州塔爾薩的按需制造部門Quickparts使用選擇性激光燒結(SLS)和尼龍玻纖材料DuraForm GF(適合制作耐用原型或中小批量剛度強且耐高溫的部件)與Metro Aerospace成功完成了首件檢驗報告。這驗證了所有的制造需求和部件規范都是通過SLS設備嚴格按照規定進行制作的。
 
 
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3D打印部件幫助飛機降低阻力,降低成本
3D打印的微型葉片每片長約10英寸(25.4cm),每一片葉片都可以是不同的。根據Metro Aerospace的表述,這些3D打印的工程配件可以減少飛行器15%的總阻力。
Metro Aerospace指出這些部件的結構組合可以在顯著減少內測發動機磨損的同時,將耗油率每小時降低約25-30加侖。
盡管是微小的變更,但對飛行器來說,即使微小的變更也會產生重大的影響。
 
 
對于商用飛機來說,SLS打印的微型葉片極大改善了燃油效率;對于軍用飛機來說,這幫助他們延長了進行任務的飛行時間和載荷能力。對于這些應用來說,都具有巨大的優勢。
微型葉片可以被安裝在新的飛機上,也可以極容易地改造飛機但不對飛機進行任何結構上的變更,除了產生預期的減阻效果之外,不會產生任何對飛機操作的影響。
 
Metro Aerospace的總裁&CEO萊斯利•彼得斯表示:采購和安裝微型葉片,基于可達到的燃料節省,能夠在一年內就能快速得到回報。
快速的投資回報,安裝的便捷和對飛機最低限度的影響對于大型貨機來說也具有明顯的成本改善。
 
對于Metro Aerospace來說,使用3D打印來生產,并與3D Systems的按需制造團隊來協作,使Metro Aerospace可以無需過多存儲配件,但是不影響快速高質的完成客戶訂單。
 
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基于3D打印的卓越經驗
Metro Aerospace選擇3D Systems是因為其基于增材制造的專業經驗和領先技術。Metro Aerospace的彼得斯提到:”增材制造技術是一項還比較新的技術,在用于批量的飛機外部零件上也算是新方式。”
 
 
通過3D Systems對航空領域熟悉和制作微型葉片原型階段的經驗,Metro Aerospace快速將微型葉片從原型過渡至生產部件。彼得斯指出將原型轉化為最終部件并不是很簡單的事情,特別在航空業。她表示:“這并沒有人們想象的那么的簡單,不是簡單交接就可以,涉及到很多方面。”
 
最終的3D打印微型葉片必須滿足工程師們嚴格的設計意圖,還必須通過首件檢測報告,因為這是航空業普遍要求的。
3D Systems和Metro Aerospace在整個過程中密切合作,從打印機和材料測試到部件打上標簽、完工到運輸,確保每個細節都能得到充分重視。雙方也一起合作,細致地記錄整個過程的管控文件,對如何滿足新產品嚴格要求也進行驗證。
 
彼得斯表示,3D Systems在各方面都不懈怠:“有時候在開始制造前,單單首件檢測報告就會需要耗費6個月的時間,但是這次與3D Systems合作,在3-4個月時間里,我們的報告就被通過了,并且將產品交付給了一家外國軍用企業。就航空市場來說,這真的是非常快的速度了。”
 
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經過驗證的航空業經驗
在非常緊迫的時間里,通過豐富的經驗真正做到了將3D打印轉化為3D生產。
通過ITAR(國際武器交易規章)和AS9100(在ISO 9001 質量體系要求基礎上開發的航空航天標準)認證,3D Systems位于俄克拉荷馬州塔爾薩的按需制造中心已經通過高質量的原型表明制作精確的小批量最終部件是完全可行的。
 
 
制作高品質的航空部件涉及到使用多種制造技術,3D打印也不例外。3D Systems的團隊與Metro Aerospace協作來驗證SLS打印機的可行性,通過公司內部和第三方測試來執行拉伸和密度試驗,按照微型葉片所需要的標準進行測試。
 
彼得斯提到:“你需要特殊的裝備、特殊的房間和一個有資質的公司來管理所有流程和產品。“有合適的文檔和流程,使用3D Systems的按需制造服務完成訂單,整個過程精簡且高效,使Metro Aerospace可以快速響應客戶需求。
 
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3D打印生產能力和全方位服務
將產品推向市場的速度對于Metro Aerospace來說是非常關鍵的,3D Systems的設備和能力都使快速交貨變成現實。
自始自終,3D Systems的按需制造團隊通過公開和透明的溝通方式來提升部件的質量和生產效率,全心致力于為Metro Aerospace。
 
彼得斯提到3D Systems的生產專家Quickparts:“他們真的非常盡責和全心投入,當我們想要完成某件事的時候,他們周末也在為我們工作。“
SLS技術打印的微型葉片的成功為Metro Aerospace進一步探索3D打印給出了方向。
 
為了確保微型葉片附件設計萬無一失,彼得斯再次與3D Systems按需制造部門通力合作將這個組件推向市場,在此之前,他們通過微型葉片的生產已經積累了豐富的經驗。
 
無論你是需要快速得到3D打印件、經過后處理的裝配件原型、演示模型或通過CNC/聚氨酯澆注/注塑加工的小批量部件,3D Systems按需制造部門將幫助您推動項目進度、如期完成研發和達到既定目標。
 
 
 
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