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据报道,在最近举办的柏林国际航空展上,空客首次亮相了其首架全塑料3D打印迷你飞机Thor。该飞机是全球第一架3D打印飞机。
空客的Thor飞机全身由聚铣胺3D打印而成
现场可以看到,这架飞机没有窗户,长不到4米,重量只有21公斤,外面看上去好像是一个大型白色飞机模型。
Thor是“高科技目标在现实中的测试”(Test of High-tech Objectives in Reality)的缩写。在Thor生产过程中,全机均用聚铣胺塑料3D打印而成,唯一没有使用聚酰胺塑料打印的部件是电子组件。
该无人驾驶飞机对空客来说将是一个开拓者,它将首先被用于测试未来的新技术。在未来的航空业,3D打印技术有望节省更多时间、燃料和资金。
“这是对3D打印技术潜力的一种测试。”空客Thor项目开发负责人德特列夫?科宁戈斯基(Detlev Konigorski)表示。“我们想看看是否能够通过3D打印技术加快开发进程,不只是3D打印个别零部件,而是整个飞机系统。”
更轻、更快、更便宜
空客及其美国对手波音都已经开始使用3D打印技术,利用3D打印的零部件生产他们的大型喷气式客机——空客A350和波音787梦幻客机。
“3D打印零部件的优势在于不需要工具,生产非常迅速。”来自柏林霍夫曼创新集团的3D打印技术专家延斯?哈斯勒(Jens Henzler)表示。3D打印的金属零部件比过去生产的零部件还要轻30%至50%,几乎是零生产浪费。
此外,天空不是3D打印技术的极限,工程师们还计划将它用于外层空间领域。欧洲航天局计划在2020年发射阿丽亚娜6型火箭,该火箭将采用大量3D打印零部件。
“在零部件生产上,它能够节省大量成本,”空客-赛峰合资公司CEO阿兰?查尔姆表示。
据介绍,阿丽亚娜6型火箭的造价可能是前代阿丽亚娜5型火箭的一半,部分原因是3D打印技术降低了一些成本。
突破性创新
最新3D打印机能够打印出长达40厘米的零部件,在飞机极其复杂的设计中用处最大。
查尔姆表示,空客正在测试如何为发动机打印一个喷嘴总成,这个总成目前由270个单独零部件组装而成。“有了3D打印,它只需要3个零部件”。
除了节省成本外,3D打印还能够带来生态效益,因为随着重量的降低,喷气机使用的燃料更少,排放的污染物也变少。
根据德国高科技协会Bitkom对102家航空领域厂商的调查,航空业对3D打印带来的效益深信不疑。70%的受访者相信,到2030年,飞机备件可以直接在机场打印;51%的受访者预计,整架飞机届时都可以使用3D打印生产。
3D打印 vs 传统制造业
随着中国制造在航空领域的不断进步,3D打印技术也迎来了发展的春风,相信在不久的将来,这一技术会更加成熟与完善,成为国际制造业中的一支标杆。但是3D打印技术要想完全代替传统加工制造业目前还是不现实的,至少需要解决以下几个方面的问题:
一、3D打印材料问题。目前可以广泛应用的3D打印产品,集中在饰品、模具模型、个性化家居产品以及汽车飞机的小尺寸零件上,使用的材料无非是树脂、塑料、普通金属粉末等。这个产业要向高端发展,就必须突破性能要求非常高的合金材料、高分子复合材料这一关,这涉及的材料种类达几百种甚至更多,只有这样,3D打印技术才能进入航空航天、人工智能、大型复杂机械和生物医疗领域。
二、3D打印能量源问题。目前3D打印采用的能量源是激光,但其生产效率还有待提高,尤其是在加工大尺寸、熔点较高的金属制品时更是如此。最近美国Sciaky公司声称找到了更好的能量源——电子束,利用功率强大的电子束枪,可以使打印效率成倍地翻。
三、3D打印设备优化问题。这一方面涉及到产业的经济性,对于量产产品来讲成本问题非常重要。另一方面是技术上的先进性,如果3D打印的精度能够接近纳米级(目前大约是0.1毫米级),将极大地拓展该产业的应用范围,并能带来很多革命性的成果。
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