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微小变更,却为航空飞行提升了燃油效率
2017-12-12  阅读 (410)   分享到


 
通过空气动力学优化设计和减少阻力,SLS技术打印的航空航天部件能节省4%的燃油
 
 
 
》挑战:
短期内交付一个被严格管制的专利设计,从制作原型到生产部件 ,包括必要的检测和报告
 
》解决方案:
3D Systems的按需制造服务专家Quickparts、SLS选择性激光烧结技术、玻纤填充的尼龙材料DuraForm GF
 
》成果:
• 两个月内交付18个生产级卫星叶片套组和360个部件
• 成功的首件检验&报告
• 针对未来需求,可重复制造相同品质和性能的部件
• 客户满意度高,部件通过AS9100质量体系(AS9100 是一份在ISO 9001 质量体系要求基础上开发的航空航天标准)
 
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在航空业,即使是最轻微的设计变更,都能对飞行效率产生惊人的影响,这也就是为什么航空业制造商执着地投入大量时间和人力成本来优化飞行设备的设计。
 
有时候,一点点小修改就可能带来巨大的回报,就像下文涉及到的德克萨斯州Metro Aerospace制作的3D打印微型叶片。这个部件专为C-130/L-100飞行器研发,叶片将被紧紧的固定在机身两端,主要是为了通过改变后货舱门的气流来减阻。
 
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3D Systems按需制造Quickparts团队帮助Metro Aerospace以极快的速度将微型叶片从原型转化为生产部件。3D Systems的按需制造专家Quickparts可以在产品研发的任何阶段提供部件支持,提供快速原型制作、演示模型和小批量生产部件的服务。
 
3D Systems位于俄克拉荷马州塔尔萨的按需制造部门Quickparts使用选择性激光烧结(SLS)和尼龙玻纤材料DuraForm GF(适合制作耐用原型或中小批量刚度强且耐高温的部件)与Metro Aerospace成功完成了首件检验报告。这验证了所有的制造需求和部件规范都是通过SLS设备严格按照规定进行制作的。
 
 
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3D打印部件帮助飞机降低阻力,降低成本
3D打印的微型叶片每片长约10英寸(25.4cm),每一片叶片都可以是不同的。根据Metro Aerospace的表述,这些3D打印的工程配件可以减少飞行器15%的总阻力。
Metro Aerospace指出这些部件的结构组合可以在显著减少内测发动机磨损的同时,将耗油率每小时降低约25-30加仑。
尽管是微小的变更,但对飞行器来说,即使微小的变更也会产生重大的影响。
 
 
对于商用飞机来说,SLS打印的微型叶片极大改善了燃油效率;对于军用飞机来说,这帮助他们延长了进行任务的飞行时间和载荷能力。对于这些应用来说,都具有巨大的优势。
微型叶片可以被安装在新的飞机上,也可以极容易地改造飞机但不对飞机进行任何结构上的变更,除了产生预期的减阻效果之外,不会产生任何对飞机操作的影响。
 
Metro Aerospace的总裁&CEO莱斯利•彼得斯表示:采购和安装微型叶片,基于可达到的燃料节省,能够在一年内就能快速得到回报。
快速的投资回报,安装的便捷和对飞机最低限度的影响对于大型货机来说也具有明显的成本改善。
 
对于Metro Aerospace来说,使用3D打印来生产,并与3D Systems的按需制造团队来协作,使Metro Aerospace可以无需过多存储配件,但是不影响快速高质的完成客户订单。
 
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基于3D打印的卓越经验
Metro Aerospace选择3D Systems是因为其基于增材制造的专业经验和领先技术。Metro Aerospace的彼得斯提到:”增材制造技术是一项还比较新的技术,在用于批量的飞机外部零件上也算是新方式。”
 
 
通过3D Systems对航空领域熟悉和制作微型叶片原型阶段的经验,Metro Aerospace快速将微型叶片从原型过渡至生产部件。彼得斯指出将原型转化为最终部件并不是很简单的事情,特别在航空业。她表示:“这并没有人们想象的那么的简单,不是简单交接就可以,涉及到很多方面。”
 
最终的3D打印微型叶片必须满足工程师们严格的设计意图,还必须通过首件检测报告,因为这是航空业普遍要求的。
3D Systems和Metro Aerospace在整个过程中密切合作,从打印机和材料测试到部件打上标签、完工到运输,确保每个细节都能得到充分重视。双方也一起合作,细致地记录整个过程的管控文件,对如何满足新产品严格要求也进行验证。
 
彼得斯表示,3D Systems在各方面都不懈怠:“有时候在开始制造前,单单首件检测报告就会需要耗费6个月的时间,但是这次与3D Systems合作,在3-4个月时间里,我们的报告就被通过了,并且将产品交付给了一家外国军用企业。就航空市场来说,这真的是非常快的速度了。”
 
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经过验证的航空业经验
在非常紧迫的时间里,通过丰富的经验真正做到了将3D打印转化为3D生产。
通过ITAR(国际武器交易规章)和AS9100(在ISO 9001 质量体系要求基础上开发的航空航天标准)认证,3D Systems位于俄克拉荷马州塔尔萨的按需制造中心已经通过高质量的原型表明制作精确的小批量最终部件是完全可行的。
 
 
制作高品质的航空部件涉及到使用多种制造技术,3D打印也不例外。3D Systems的团队与Metro Aerospace协作来验证SLS打印机的可行性,通过公司内部和第三方测试来执行拉伸和密度试验,按照微型叶片所需要的标准进行测试。
 
彼得斯提到:“你需要特殊的装备、特殊的房间和一个有资质的公司来管理所有流程和产品。“有合适的文档和流程,使用3D Systems的按需制造服务完成订单,整个过程精简且高效,使Metro Aerospace可以快速响应客户需求。
 
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3D打印生产能力和全方位服务
将产品推向市场的速度对于Metro Aerospace来说是非常关键的,3D Systems的设备和能力都使快速交货变成现实。
自始自终,3D Systems的按需制造团队通过公开和透明的沟通方式来提升部件的质量和生产效率,全心致力于为Metro Aerospace。
 
彼得斯提到3D Systems的生产专家Quickparts:“他们真的非常尽责和全心投入,当我们想要完成某件事的时候,他们周末也在为我们工作。“
SLS技术打印的微型叶片的成功为Metro Aerospace进一步探索3D打印给出了方向。
 
为了确保微型叶片附件设计万无一失,彼得斯再次与3D Systems按需制造部门通力合作将这个组件推向市场,在此之前,他们通过微型叶片的生产已经积累了丰富的经验。
 
无论你是需要快速得到3D打印件、经过后处理的装配件原型、演示模型或通过CNC/聚氨酯浇注/注塑加工的小批量部件,3D Systems按需制造部门将帮助您推动项目进度、如期完成研发和达到既定目标。
 
 
 
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