航空航天增材制造

制造是航空航天工业的一大挑战。航空航天部件不仅极其复杂,而且还需要结构健全,满足几乎所有行业的最高质量保证标准。

为了降低成本,克服传统制造的挑战,许多航空航天公司正从传统制造过程转向增材制造,以高效地生产他们需要的复杂部件。

毫无疑问,增材制造正在改变航空航天工业。增材制造在航空航天领域的市场预计将在未来一段时间内增长22.17%的复合年增长率到2026年将达到67.5亿美元。

传统制造与增材制造

传统制造vs增材制造

加法制造在三维物体的结构中,一次一层地添加材料的过程是基于什么印花CAD数据(数字3D模型)。它通常也被称为3 d打印技术

这不同于传统的制造过程,也被称为减法制造。在传统制造中,材料被放入模具中硬化。当材料干燥或冷却后,就会从模具中取出,多余的材料就会被取出,形成最终产品——因此才有了减法这个术语。

在传统的制造过程中,会发生以下步骤:

  • 设计制造(DFM),以确保零件的生产
  • 振动分析
  • 迭代
  • 制造
  • 测试
  • 迭代

增材制造的制造步骤更少,流程如下:

  • 设计
  • 预处理,确保图案能被印刷出来
  • 迭代
  • 制造

基于CATIA模型的航空航天3D打印技术通过改变零件的制造方式,正在彻底改变航空航天制造业。

以下是增材制造在航空航天领域应用的六种方式。

1.构建具有复杂几何形状的零件

从直升机部件到涡轮发动机,航空航天部件有时需要在非常狭小的空间中使用高度复杂的几何结构。

设计工程师可以使用打印CAD数据(包括内部部件等)创建整个结构的3D模型,而不是单独创建小而复杂的部件,然后再将它们组合成一个整体。然后,3D打印机可以创建一个无缝的零件,包括所有复杂的内部尺寸和复杂的几何形状,而不需要组装。

使用增材制造技术,可以用包括金属和碳纤维在内的多种材料,用更少的时间和精力制造复杂的零件。

2.更高效的原型

由于不需要设计模具和外包生产,航空航天工程师可以在很短的时间内设计和打印原型,而使用传统的制造方法则需要很短的时间。由于能够更快地创建和测试原型机,航空公司可以加快其上市时间,并在竞争中保持领先。

在航空航天领域,按照规格生产零件是非常重要的。在传统制造中,规范流程已经建立起来了。然而,规格流程并没有建立与增材制造,因此,确保制造的零件已生产的规格并不是那么明确。

航空航天增材制造目前面临的一些挑战包括:

  • 通过创建一致的部件来满足制造标准——每个部件必须与之前生产的部件相同。
  • 更大规模的打印,因为3D打印是一项较新的技术。
  • 对航空航天工业的供应商来说,通过测试和符合标准——因为这些流程并不适用于添加制造的部件。

3.具有成本效益的生产

增材制造应用于航空航天领域

增材制造不仅可以减少原型制造的时间,还可以降低成本。

与传统制造业,材料浪费高达98%许多航空航天应用。你可以在减法后得到大量的金属屑,而创建合适的模具可能是一个漫长的过程。

通过“增材制造”,可以减少材料浪费,减少生产成本。建立增材制造流程有相关的初始成本。然而,从长远来看,节省的成本超过了这些初步费用。

4.增加零件的内部强度

每当更小的部件被组合成更大的物体时,它就会降低整体结构的完整性。使用增材制造技术,设计工程师可以创建整个部件,包括空心中心和内部部件,而不需要脆弱的连接处。

此外,增材制造可以很好地利用复合材料。在这个领域,增材制造比传统制造具有明显的优势。

在增材制造中,当你沿着力的方向放置薄片或层时,它会让你的最后一部分在这个方向上变得格外强壮。

5.创建轻量级组件

燃料是航空航天工业中成本最高的产品之一。减少燃料消耗的最好方法是制造更轻的部件。不幸的是,当使用传统制造时,几乎不可能在不牺牲结构完整性的情况下制造出更轻的部件。

不需要连接螺栓和螺钉等部件,增材制造工艺可以减少25%的车架重量,同时增加结构完整性。增材制造不仅降低了燃油消耗,还提高了飞机的整体强度。

6.减少存储需求

航空航天行业的供应链是所有行业中最漫长的。为了获得零部件,许多航空公司在仓库中储存了大量零部件——这是另一个成本和物流问题。

由于增材制造过程快速而高效,航空航天制造商可以在内部生产部件(包括定制部件),与通过标准供应链订购相比,时间和成本都很低。这减少了对现有部件或维护广泛的存储设施的需求。

航空航天增材制造的未来

增材制造的未来

由于能够快速高效地创建定制的、轻量化的、结构合理的部件,难怪许多企业都转向增材制造应用于航空航天领域。

谈到航空航天领域增材制造的未来,CAD模型扮演中心角色。考虑到增材制造在航空航天领域的应用实例和研究前景,CAD模型在航空航天企业中具有重要的应用价值。

随着越来越多的航空航天公司从传统的制造工艺转向增材制造工艺,将会有一个更大的长期关注于拥有打印CAD模型的能力。

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