航空巨头空客在研发与生产中应用增材制造技术已非秘密:就在上月,该公司披露其每年使用塑料3D打印超过2.5万个适航零件。如今,这家飞机制造商进一步公开了如何利用金属增材制造技术——特别是线材定向能量沉积(w-DED)——来制造钛合金航空结构件,并显著减少材料浪费。
据空客介绍,w-DED技术正逐渐在其工厂普及,推动公司迈向更高效、灵活的制造未来:一方面最大化钛合金等高价值材料的利用率,另一方面不再需要昂贵且耗时的传统工装。值得注意的是,虽然空客已广泛采用粉末床熔融技术生产小型零部件,但w-DED技术的引入使其能够制造长达七米的大型构件,并实现更快的打印速度(从每小时数百克提升至每小时数公斤)。
技术集成与设计优化
该技术的另一关键优势在于设计整合,即将多个独立零件融合为单一结构,从而最大程度减少生产步骤和装配流程。正如公司所言:"这种将多部件集成为一体的能力,将简化供应链、降低装配人力需求、缩短生产周期,并充分释放新一代3D设计客机的潜力。"
聚焦钛合金的多重优势
选择钛合金主要基于多重考量:其一,该金属具备优异的强度重量比以及与碳纤维复合材料的兼容性,这对飞机结构至关重要;其二,钛合金价格昂贵,且传统锻造的材料利用率较低(多达95%的原材料最终需回收)。相比之下,w-DED技术能实现近净成形制造,仅需微量机械加工即可满足严苛公差要求。
应用实践:A350货舱门框架
目前w-DED技术已应用于A350飞机货舱门区域的大型构件。这些由空客设计、外部供应商打印的探索性部件,经无损检测专业机构Testia Bremen进行超声波检验合格后,在空客工厂完成机械加工与安装。空客指出,这些3D打印钛构件在功能与几何形态上与传统锻件"完全等效",但在减少浪费和降低成本方面成效显著。基于此次成功实践,空客计划将w-DED技术拓展至机翼、起落架等更关键部件。
技术探索与标准化进程
目前w-DED技术在空客仍处于早期应用阶段,公司正与合作伙伴测试不同能量源(如等离子体、电弧焊、电子束、激光束)的适配性,并评估外包打印与自主生产的优劣。这项研究在"空客集团层面"展开,意味着未来将建立全公司统一的金属增材制造技术工业标准。
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