航空航天增材制造的商業化之路：制定公共標準是“催化劑”(2)
時間：2024-09-24 09:47 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
當前增材制造部件使用案例
迄今為止，可以說，GE/CFM LEAP 燃油噴嘴尖端仍然是增材制造在航空領域成功應用的最突出例子。這早于大多數增材制造標準和指導文件。因此，開發和驗證過程至少在噴嘴的計劃投入使用 (EIS) 日期之前十年就開始了。隨著技術的成熟，時間和成本都顯著降低。
△3D 打印的 LEAP 燃油噴嘴。圖片由GE 提供。
隨著增材制造相關技術文檔的增長，出現了其他幾個成功案例。示例包括低壓渦輪葉片(GE9X)、發動機外殼(GE 渦輪螺旋槳發動機)、執行器飛行控制裝置(利勃海爾的 A380) 和推力反向器級聯陣列 (柯林斯航天)。
使用增材制造制造新部件的商業案例在很大程度上受到新產品發布的影響。這種設計自由對于充分利用該技術的潛力是必不可少的。然而，新材料系統需要經過廣泛審查，以保證在設計凍結時正在開發的組件在整個設計壽命（和操作飛機外殼）內具有防故障性能。這必然會增加程序風險。
△3D 打印柔性軸由七個傳統制造的組件整合成一個 3D 打印部件。圖片由 Liehberr-Aerospace 提供。
維護、維修和大修 (MRO) 零件遵循不同的業務案例。這些零件主要由軍用替換零件驅動，尤其是對于美國國防部
(DOD) 來說，他們正在努力維護其第四代戰斗機和其他飛機。事實上，飛機停飛(AOG)
對軍用和商用飛機來說成本都高得令人望而卻步。零件過時是一個持續存在的威脅。
然而，無論在哪種商業情況下，改變材料體系和制造方式都是一項艱巨而冒險的任務。
未來增材制造零件生產面臨的挑戰
在航空領域，增材制造技術在發展過程中仍面臨三個基本挑戰：零件成本、零件質量的一致性和零件生產速度（即制造產量）。
專用供應基地仍處于起步階段。例如，在美國，積極參與航空航天業的金屬 PBF 服務機構不到 30
家。只有十幾家機構具備航空業的系列化生產資格，這需要強大的質量管理體系(QMS)（例如首件檢驗和零件存放過程）和所需設施的資質（例如
Nadcap、AS9100）。無論企業類型如何，采用 AM 的核心都是認真的數據管理。
增材制造的技術數據包 (TDP) 需要明確定義并精心策劃，才能獲得認證部件的資格。除了無數的 SDO
分類法之外，美國國家標準與測試研究所 (NIST) 還通過其
FAIR（可查找、可訪問、可互操作、可重用）通用數據字典發布了重要指南。這有助于引導公眾對話。
此外，在美國，政府資助的 America Makes 是 AM
研發的公私合作紐帶。這與桑迪亞國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室等美國國家實驗室的活動相得益彰。在歐洲，一些政府支持的研究機構致力于進一步推進
AM 研發，包括德國的弗勞恩霍夫研究所、法國的 CETIM 研究所和英國的 MTC。在歐盟治理范圍內，有 Clean Sky
等項目支持更廣泛的技術開發。然而，AM 的努力不如美國那么有條理。
障礙雖多，但前進之路依然漫長
仍有幾個因素阻礙了增材制造的工業化，尤其是在后冷戰市場經濟中。最明顯的是：a) 數據過剩和學術界對不斷分析和優化數據集的需求；b) 資本市場在資助研發方面發揮的核心作用及其對健康投資回報率 (ROI) 的急躁；c) 美國和歐洲的制造專業知識和基礎設施的侵蝕。
除了公共共識標準外，SAE 還努力減少對增材制造供應商進行資格審查的時間和成本。SAE
正在支持威奇托州立大學國家航空研究所 (NIAR) 制定資格預審框架。這項工作利用了 SAE
AMS7032（基于熔合的金屬增材制造機器資格）以及 SAE 附屬的 NADCAP 合格制造商名單 (QML)。
像“美國制造”這樣的公私合作伙伴關系 (PPP) 是促進技術和市場發展的另一種機制。但也許西方社會是時候開始重新審視其在工業材料和制造業研發方面急躁、投資者驅動的投資理論了。工業基礎需要時間來發展。
工業產品開發不太可能再回到 1940 年至 1970 年代的匆忙步伐。不過，以某種方式平衡市場力量可能會推動增材制造走向其商業化的臨界點。太空計劃的重新興起，其全新的設計、對新材料的重視以及巨額的預算，也可能有所幫助。
(責任編輯：admin)
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