根據德國機床協(xié)會(huì )的數據表明,4.1%的機床都由來(lái)自航空航天領(lǐng)域的采購商所購得。如果參考德國機床整體生產(chǎn)水平(2015年:約112億歐元-整機,非零部件),其中該行業(yè)所占份額為4.6億歐元。在過(guò)去幾年中,這一數字呈明顯的上升趨勢。2013年該行業(yè)所占市場(chǎng)份額僅為3.6%,2011年也只有2.5%。究其原因是增材制造工藝在航空航天領(lǐng)域的地位日益重要。
德國漢諾威生產(chǎn)工程與機床研究所生產(chǎn)工藝部門(mén)主任格羅夫認為,在未來(lái)幾年內飛機的數量會(huì )持續增長(cháng)。這位科學(xué)家認為“與此同時(shí)航空航天也將成為創(chuàng )新的驅動(dòng)力。飛機需要更靈活,更功能集約的,更牢固的構件,用以保證其在自動(dòng)化生產(chǎn)鏈中的高效生產(chǎn)”。迄今為止,類(lèi)似A350這樣的長(cháng)途運輸飛機,其整體質(zhì)量的50%是纖維增強塑料。這反而將對金屬構件造成影響,因為傳統航空材料鋁與纖維增強塑料的組合會(huì )導致接觸性腐蝕。格羅夫認為:“我們必須使用耐腐蝕的材料,比如鈦合金,但是這種材料相較于鋁非常不耐切割。在此增材制造就是一種有針對性的制造技術(shù)。”
事實(shí)上這種技術(shù)在航空航天領(lǐng)域內還處于蹣跚學(xué)步的階段。幾周前件3D打印的用于飛行控制器上的零件才隨著(zhù)一架空客進(jìn)行了首飛,該零件是由利勃海爾航空航天與運輸公司生產(chǎn)的,是用于飛行控制的液壓組件。由鈦粉制成的閥塊,作為擾流執行器的組成部分,可以用于諸如空客A380上。據制造商所述,鈦粉材質(zhì)的閥塊和傳統的鈦鍛件閥塊具有相同的性能,但是卻因為是由更少的單一組件構成的,所以重量也減輕了35%。
利勃海爾航空航天與運輸公司飛行控制與驅動(dòng)系統,起落架系統與液壓系統的常務(wù)董事兼首席技術(shù)官呂文斯得出結論:“在我們將3D打印工藝全面應用到航空工業(yè)中之前,還有一些工作需要處理。需要對粉狀材料的激光參數和后期加工直到Z終成品的所有流程鏈上的環(huán)節進(jìn)行優(yōu)化,從而來(lái)優(yōu)化這項技術(shù)的穩定性,成熟度以及經(jīng)濟性。”不過(guò),3D打印技術(shù)的潛能和愿景將對未來(lái)幾代飛機的研發(fā)產(chǎn)生深遠影響。漢諾威的EOS 有限公司對增材制造在航空航天領(lǐng)域的作用進(jìn)行了展示,該公司展出的是一個(gè)用于A(yíng)riane-6-上級驅動(dòng)火箭驅動(dòng)器Vinci的噴鑄頭,這個(gè)噴頭通常由248個(gè)構件組成,并且由不同的生產(chǎn)步驟進(jìn)行生產(chǎn)和組裝。在注塑件方面,會(huì )通過(guò)在銅套上打8000多個(gè)橫向孔,與122個(gè)噴鑄元件精確地擰到一起,用以混合元件中流動(dòng)的氫氣與氧氣。制造商將借助3D打印技術(shù)對此類(lèi)鑄件進(jìn)行高效生產(chǎn)。A增材制造本身可以將功能集成、輕量化、簡(jiǎn)化設計以及縮短單個(gè)部件的生產(chǎn)時(shí)間等功能集于一身。生產(chǎn)Z初是在EOS M 290上進(jìn)行并逐步完成的。然后在更大的EOS M 400-4系統上完成縮放。借助激光技術(shù),可以四倍的速度制造發(fā)動(dòng)機部件。
憑借這種與單激光系統相比更高的生產(chǎn)率,AiO噴鑄頭的制造時(shí)間縮短了3倍,成本也降低了50%。由于設計簡(jiǎn)化,材料特性得到改良,與鑄件質(zhì)量相比壁厚大大降低了-同時(shí)堅固性不變。重量減輕25%意味著(zhù)減少了安裝時(shí)間,同時(shí)也降低了成本。