羅健

摘 要：伴隨著我國經(jīng)濟水平的提高，飛機的使用越來越廣泛，進而使飛機制造業(yè)與維修領域迎來了一個新的發(fā)展階段。為了進一步提升飛機制造業(yè)和維修領域的服務質量，飛機維修行業(yè)中引進了3D打印技術，這樣一來，飛機制造與維修領域的發(fā)展可以更加持續(xù)、穩(wěn)定。為了使消費者更加滿意現(xiàn)代飛機制造與維修領域的服務，飛機制造企業(yè)不斷地應用3D打印技術，使3D打印技術在飛機制造行業(yè)中的應用越來越成熟。

關鍵詞：3D打?。伙w機維修；應用；前景

引言

近些年來，3D打印技術作為一種全新的加工技術，在全世界范圍內得到了快速的發(fā)展，使傳統(tǒng)的生產加工方式發(fā)生了極大的改變，特別是在飛機、汽車等領域，3D打印技術的應用顯著提高了這些行業(yè)的發(fā)展水平。但因為3D打印技術在我國飛機維修與制造領域尚處于初級發(fā)展階段，所以一些企業(yè)對該技術的應用還存在不到位的情況，需要相關行業(yè)對應用中的問題進行優(yōu)化并有效解決。

1簡述3D打印技術

3D打印技術又被稱為增材制造技術，它是根據(jù)離散/堆積原理利用材料積累的方式來對零部件進行制造的一種加工技術，3D打印技術相比于傳統(tǒng)的制造技術來說，它能夠借助于計算機來構建出零件的3D模型，并將這些3D模型進行拆分，使其成為具有一定厚度的若干薄片，并通過自下而上的方式來將這些薄片進行疊加成形，以此制作成與3D模型一模一樣的三維實體零件。3D打印技術能夠有效滿足一些加工起來非常復雜的零件制造，并且加工速度非?？焖伲瑥亩鴺O大減少了零件的制造周期。3D打印技術依據(jù)其制作材料與加工方法共分為七類，分別是光固化立體成形、電子束選區(qū)熔化成形、金屬激光熔融沉積成形、熔融沉積成型、分層實體制造成形、電子束熔絲沉積成形與電子束選區(qū)熔化成形。

2飛機維修領域內3D打印技術的應用優(yōu)勢

2.1減輕飛機零件的重量

在航空航天領域中，飛機和飛船是由數(shù)量眾多的零部件組裝而成的，而這些零部件如果重量較大，就會大大增加飛機和飛船的油耗量，這不利于節(jié)能效果的實現(xiàn)，并且還會使飛機與飛船的載重量大幅度下降。而通過3D打印技術對飛機進行維修時，可以采用鈦合金制造相應的材料，進而降低飛機的整體重量，提高飛機的載重能力，實現(xiàn)輕量化，也能有效降低油耗。

2.2應用3D打印技術可以縮短制造時間

在飛機維修領域中，一些高精度零件出現(xiàn)故障之后，需要進行更換，但這種零件制造起來需要較長的時間，同時還要應用各種加工設備，在零件加工過程中，傳統(tǒng)的機械加工方式是利用銑削機床等工具來對零件進行加工的，在零件加工過程中流程不僅非常繁瑣，而且極易造成加工出錯而導致零件的無法使用，從而浪費了大量的時間，使飛機的維修時間大大延長。而通過3D打印技術來對零部件的制造工藝進行相應的優(yōu)化，不僅能夠降低零部件加工的出錯率，還能有效保證零部件的加工精度，極大提高了零部件的加工速度，制造相同的零件，也許傳統(tǒng)的加工方法需要半年的時間，而采用3D打印技術，則只需要一個月的時間就能完成相同的工作量，進而大大縮短了現(xiàn)代飛機維修工作的周期。

2.3應用3D打印技術可以優(yōu)化復雜鈦合金構件的加工質量

在航天航空領域中，傳統(tǒng)的加工技術在對復雜鈦合金構件進行加工與制造時，很難通過鍛造與鑄造手段進行制作，而通過焊接的方式又會給鈦合金造成腐蝕，因此，復雜鈦合金零件的腐蝕便成了飛機故障的主要原因之一。通過3D打印技術中的激光鈦合金成形技術的應用，不僅能夠實現(xiàn)對復雜鈦合金構件的加工，避免鈦合金發(fā)生腐蝕，還能通過疊加技術的應用來節(jié)省絕大部分的昂貴材料，并且不需要制做任何專用模具，從而極大程度的節(jié)省了加工成本，縮短了加工時間，顯著增強了材料的強度。

2.4提高高精度零件的修復效果

激光熔覆技術是3D打印技術的一種，其對飛機的修復產生了直接的影響。渦輪發(fā)動機葉片、葉輪和轉動空氣密封墊等零部件可以通過表面激光熔覆強化得到修復。近年來，激光熔覆技術本身也在不斷的發(fā)展，2017年，德國某研究機構還開發(fā)出超高速激光材料沉積-EHLA技術，這項技術使得定向能量沉積技術所實現(xiàn)的表面質量更高，甚至達到涂層的效果，目前EHLA技術已經(jīng)迅速的被德國通快商業(yè)化。除了激光熔覆技術，冷噴增材制造技術正在引起再制造領域的注意。其中，GE公司就通過向飛機發(fā)動機葉片表面以超音速的速度從噴嘴中噴射微小的金屬顆粒，為葉片受損部位添加新材料而不改變其性能。除了不需要焊接或機加工就能制造全新零件，冷噴技術最顯著的優(yōu)勢在于它能夠將修復材料與零件融為一體，恢復零件原有的功能和屬性，進而提高了飛機維修工作的質量和有效性。

3飛機維修領域應用3D打印技術時需要注意的問題

作為第三次工業(yè)革命制造領域的典型代表技術，3D打印的發(fā)展時刻受到各界的廣泛關注。而金屬高性能增材制造技術（金屬3D打印技術）被業(yè)內專家視為3D打印領域高難度、高標準的發(fā)展分支，在工業(yè)制造中有著舉足輕重的地位。業(yè)內人士認為，航空航天作為3D打印技術的首要應用領域，其技術優(yōu)勢明顯，但是這絕不是意味著金屬3D打印是無所不能的，在實際生產中，其技術應用還有很多亟待決絕的問題。比如目前3D打印還無法適應大規(guī)模生產，無法充分滿足高精度需求。此外，制約3D打印發(fā)展的一個關鍵因素就是其設備成本的居高不下，大多數(shù)民用飛機企業(yè)還無法承擔起如此高昂的設備制造成本。但是隨著材料技術、計算機技術以及激光技術的不斷發(fā)展，該技術的制造成本將會不斷降低，進而滿足飛機維修與制造業(yè)對該技術的需求。

4 3D打印技術在飛機維修中的應用前景

隨著科學技術的迅速發(fā)展。3D打印的概念已經(jīng)不僅僅停留在工業(yè)設計階段，而是在越來越多的領域實現(xiàn)了應用，因此，3D打印技術在航空裝備維修領域也有良好的應用前景。

第一，3D打印技術可以及時打印出出現(xiàn)故障的部件，在未來信息化社會發(fā)展的過程中，任何地區(qū)的飛機制造企業(yè)如果需要更換損壞的部件，就可以利用3D打印機將需要的部件“打印”出來，然后由技術保障人員進行裝配，這就可以讓飛機重新投入使用。

第二，3D打印技術可以減輕飛機維修行業(yè)的后勤保障壓力。3D打印應用于飛機維修后，只要計算機中存儲有某種物件的計算機輔助設計數(shù)據(jù)，就可以直接調出、現(xiàn)場生產，實現(xiàn)航材的數(shù)字化與柔性化，進而減輕了零部件采購、倉庫管理等工作的壓力。

第三，3D打印技術適合于單件、小批量零件的生產。這一點對于數(shù)量較少的小型號飛機維修工作來說具有極高的應用價值，在維修時可以避免重新開模具，直接利用3D打印技術便可得到相應的零件。

結語

發(fā)展3D打印產業(yè)，可以提升我國工業(yè)領域的產品開發(fā)水平，提高工業(yè)設計能力，可以生產復雜、特殊、個性化的產品，有助于攻克技術難關，可以形成新的經(jīng)濟增長點，促進就業(yè)。面對新的生產方式變革和發(fā)達國家大力推進的“再工業(yè)化戰(zhàn)略”，我國也應高度重視3D打印等新型數(shù)字化制造技術的研發(fā)和產業(yè)化，加大人才培養(yǎng)、市場培育和應用推廣的力度，努力在數(shù)字化革命和智能制造的“機會窗口”前取得3D打印產業(yè)發(fā)展主動權。

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