研發(fā)(fā)一個(gè)安全、合格的3D打印飛機零部件是一條漫長(cháng)而艱辛的過(guò)程，但是增材制造設計思路和3D打印零部件為飛行帶來(lái)的附加價(jià)值，讓一切努力變得值得?？湛?、德國利勃海爾、開(kāi)姆尼茨工業(yè)(yè)大學(xué)等機構研發(fā)(fā)的3D打印飛機擾流板液壓歧管正是一個(gè)經(jīng)歷了漫長(cháng)的設計優(yōu)(yōu)化和驗證過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)性能提升和飛機燃油效率優(yōu)(yōu)化的應用案例。

2017年3月30日，裝載了首個(gè)3D打印液壓件的A380飛機已試飛成功。接下來(lái)我們通過(guò)空客新興科技和概念部門(mén)副總裁 Peter Sander所分享的3D打印擾流板液壓件的研發(fā)(fā)歷程和量產(chǎn)計劃，與谷友們共同了解一下這個(gè)應用在飛機中的3D打印液壓件。

優(yōu)(yōu)化飛機燃油效率

3D打印擾流板液壓歧管的研發(fā)(fā)項目始于2007年，當時(shí)德國開(kāi)姆尼茨工業(yè)(yè)大學(xué)和利勃海爾集團在德國政府基金的支持下展開(kāi)航空液壓元件增材制造項目，2010年空客加入這個(gè)項目組。擾流板液壓件是一個(gè)關(guān)系到飛機安全的關(guān)鍵部件，它的作用是控制空氣斷路或者擾流板。在七年的研發(fā)(fā)過(guò)程中，項目組一直針對金屬3D打印這一增材制造技術(shù)而進(jìn)行擾流板液壓件的優(yōu)(yōu)化設計。

經(jīng)過(guò)設計優(yōu)(yōu)化，最終的制造方案是通過(guò)選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)制造擾流板液壓件，并將3D打印部分與其它液壓零件裝配在一起，3D打印的材料是Ti64鈦合金。Peter Sander表示3D打印液壓件的明顯優(yōu)(yōu)勢是輕量化，其重量相比原來(lái)液壓件減輕35%。在性能方面，3D打印的液壓件使液壓系統(tǒng)的效率得以?xún)?yōu)(yōu)化，產(chǎn)生更少的熱量，降低噪音，同時(shí)對液壓動(dòng)力的要求更少。而液壓系統(tǒng)效率的提升，將為飛行帶來(lái)附加效益，例如減少空氣阻力以及優(yōu)(yōu)化飛機的燃油效率。

當然，項目組對擾流板液壓件進(jìn)行設計創(chuàng )(chuàng)新的腳步不會(huì )止步于此，下一步項目組將重新思考如何將擾流板液壓件設計成一個(gè)完全集成式的增材制造零件，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化復雜的液壓件制造和裝配過(guò)程。

3D打印液壓件的研發(fā)(fā)和測試過(guò)程是漫長(cháng)的，通常為了保證飛行安全，即使是由傳統(tǒng)制造方式制造的液壓零部件也需要經(jīng)過(guò)1200萬(wàn)個(gè)測試周期，3D打印液壓件也同樣需要經(jīng)歷這樣一段測試周期之后，才能夠進(jìn)行飛行測試。

對于這個(gè)3D打印擾流板液壓件，空客與利勃海爾的最終目標是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。參與項目的成員德國利勃海爾集團是空客的一級供應商，該公司與2016年年底向空客交付了3D打印液壓件。利勃海爾的專(zhuān)家曾向空客表示，對于航空3D打印液壓件他們還有更多的設計思路，接下來(lái)他們將會(huì )進(jìn)行首輪測試。未來(lái)，他們將建立一個(gè)增材制造工廠(chǎng)，量產(chǎn)這些液壓件。

雖然，在實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)之前，3D打印飛機液壓件還將經(jīng)歷一個(gè)長(cháng)時(shí)間的研發(fā)(fā)過(guò)程，但是空客在運用增材制造技術(shù)量產(chǎn)復雜的飛機零部件方面已經(jīng)積累了實(shí)踐經(jīng)驗。例如，空客子公司Premium Aerotec通過(guò)選擇性激光熔化3D打印技術(shù)生產(chǎn)A400M軍用運輸機燃油系統(tǒng)的雙壁管彎頭，以及空客為A320客機制造的3D打印仿生隔離艙。

除了空客在應用層面的積極推動(dòng)，拓撲優(yōu)(yōu)化設計軟件和金屬3D打印設備的發(fā)(fā)展也是增材制造技術(shù)進(jìn)入到空客生產(chǎn)領(lǐng)域的助推器。在軟件方面，Peter Sander表示，空客已對工程師針對達索等設計軟件中的拓撲優(yōu)(yōu)化技術(shù)進(jìn)行了培訓。在設備方面，Peter Sander認為總體來(lái)說(shuō)大型金屬3D打印設備和多激光器設備的出現(xiàn)使3D打印技術(shù)的生產(chǎn)能力得到提升，空客的3D打印設備供應商EOS, Concept Laser和SLM Solutions已陸續(xù)推出了多激光器設備。據了解，在國內企業(yè)(yè)中，西安鉑力特已經(jīng)研發(fā)(fā)了多激光器金屬3D打印設備，2017年鉑力特正式推出雙振鏡、雙激光器設備BLT-S320，旨在滿(mǎn)足用戶(hù)對小批量零件生產(chǎn)的效率提升需求。

來(lái)源：中國3D打印網(wǎng)