根据3D科学谷的市场观察,空客在引入3D打印应用方面有着两大特点,一是逐步扩展,其应用发展轨迹从最初原型制造,到实现可行性高的3D打印零部件的生产,到实现更多核心零部件的3D打印生产。二是合作心态,空客尊重合作伙伴的价值,在获得可批量生产的3D打印零件验证和FAA许可后,继续保持与合作伙伴的合作关系。
近日,利勃海尔和空客宣布获得EASA批准的柔性轴迈入增材制造里程碑:批量生产。
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利勃海尔航空航天公司是航空零部件的一级供应商,利勃海尔航空航天公司负责为民用和军用部门生产航空产品,包括飞行控制和驱动系统,起落架和空气管理系统,以及齿轮,变速箱和电子设备。这些系统部署在宽体飞机,单通道和支线飞机,公务机,战斗机,军用运输机,军用训练机,民用直升机和战斗直升机上。当前,已将 3D 打印柔性轴集成到空客 A350 高升力系统中。该装置已获得空客以及欧洲航空安全局 EASA 的批量生产批准。
利勃海尔柔性轴采用增材制造工艺,由钛粉制成,在设计层面上显示出更高的复杂性。事实上,对于这个零部件,利勃海尔能够用一个3D打印组件取代以前传统制造的七个部件的组装。零件数量减少可提高可靠性并显著减轻重量。与利勃海尔之前开发和制造的3D打印零部件相比,柔性轴具有更高的复杂性,代表着向高度集成系统应用迈出的下一步。
柔性轴是空客A350高升力系统的一部分,它将集成在襟翼系统的主动差速齿轮箱中。柔性轴将旋转运动传输到位置传感器,从而补偿齿轮箱和传感器之间的角度和轴错位。
聚焦:
空客公司A350后缘高升力系统- A350的高升力系统包括了先进的后缘高升力系统,特别是采用了一种新式的后缘高升力系统——先进下伸铰链襟翼(Advanced Dropped Hinge Flap,简称ADHF)235。这种襟翼结构简单,运动件少、重量轻,维修简单且费用较低1。
- ADHF的设计允许扰流板在襟翼放出时向下偏转,减小扰流板与襟翼之间的缝隙,以优化气动性能1。当襟翼放出后扰流板发生故障时,系统会有不同的响应,具体取决于襟翼的构型1。
- 空客A350的高升力系统还包括了其他一些先进的技术,例如变弯度技术、扰流板下偏技术和新型襟翼运动机构,这些技术有助于减小巡航飞行阻力,简化结构,减轻重量。
- 铰链式襟翼在气动性能上具有优势,尤其是在与扰流板联合偏转时,可以明显提高升力系数2。
- 铰链式襟翼还具有使机翼在巡航时变弯度的功能,通过差动偏转改变机翼展向的升力分布,优化结构重量并提高巡航效率2。
1:A350手册笔记 DSC-27 Flight Controls – 泛宅航空
2:大型客机后缘铰链襟翼气动机构 一体化设计研究
钛是昂贵的材料,3D打印技术对减少钛金属的浪费起到重要的作用。两大飞机制造商空客和波音都已尝试通过金属3D打印技术直接制造钛合金飞机零部件,从而有效的控制钛合金零部件的制造成本。
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空客对批量应用3D打印钛合金零件的尝试由来已久,2017年,空客的子公司Premium Aerote还完成了对Norsk Titanium(挪威钛)公司的快速等离子沉积™ 设备的系列测试,并将这一技术用于生产空客A350 XWB飞机上的钛合金零件。
空客与利勃海尔在3D打印方面的合作由来已久,2017年3月30日,空客装载了首个3D打印液压件的A380飞机已试飞成功,参与项目的成员证是空客的一级供应商利勃海尔集团。根据3D科学谷的市场观察,利勃海尔2019年初就已经开始为空客批量生产3D打印起落架支架,并推出了用于A350前起落架的3D打印传感器支架,该支架是空客系统首次引进并采用钛增材层制造的部件。
空客实现量产的3D打印零件基本上包括通过拓扑优化设计与3D打印使航空航天零部件变得轻量化,以及通过3D打印技术制造更多具有高度功能集成化的零件,而3D打印钛柔性轴正是这样的零件。
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