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      利勃海爾引入 EOS 增材制造技術,用于民用航空器的液壓控制閥制造
      責任編輯:諾曼比爾 日期:2020-04-29 14:57:44

      來源:EOS

      現在很多航空航天公司都認識到增材制造技術的獨特優勢,轉向增材制造(AM),以最大程度地減少復雜零件的生產,并創造出重量更輕的替代產品??傮w而言,該行業的公司一直在尋找減輕飛機和其他飛行器重量的方法,以優化旅行條件并減少油耗。


      突破極限
      利勃海爾,全球領先航空工業供應商,在行業供應系統已超過五十年。開發、生產和維修的設備包括飛行控制和制動系統、起落架、空氣管理系統、齒輪和變速箱。
      大約六年前,利勃海爾啟動了增材制造計劃,其目標是引入新技術,給客戶提高更優質、更經濟的產品,在行業內保持競爭力。特別是在基于粉末床的工業 3D 打印方面,最終利勃海爾選擇了 EOS 金屬 3D 打印技術。

      為了突破 3D 技術可實現的極限,利勃海爾視圖用滿足所有飛行認證要求的 AM 零件代替傳統制造的主飛行控制液壓零件。由德國聯邦經濟和能源部的部分資助,利勃海爾與空中客車公司和德國開姆尼茨工業大學合作進行了該項目。

      飛行控制液壓組件(即液壓控制閥)的傳統制造過程是鍛造開始,然后進行機加工、修整、鉆孔和組裝。該過程既耗時又復雜,幾乎沒有優化空間。經過驗證,這一復雜的工藝可以通過 3D 打印技術進行優化改進。

      該解決方案轉向 EOS 設備,以更少的零件和高效的工藝鏈來制造重量輕的 3D 打印組件,尤其是高壓液壓閥塊。首先,通過分析原有的液壓閥塊,確定了水工結構,并移除了輔助部分。重新考慮了主要部件的位置,以便在新零件的設計中進行全面優化。
      選擇 EOS M 290 系統用于制造液壓組件。EOS M 290 的構建體積為 250x250x325 毫米,可直接使用 CAD 數據快速、靈活且經濟高效地生產金屬零件。直觀的用戶界面,結合了開放式和標準化參數集的智能軟件概念以及改進的過濾器系統專為工業生產而設計。強大的系統設計和 400 瓦光纖激光器可實現產品可靠的高性能。

      “對于工業 3D 打印,復雜性不再是問題。在 EOS 系統上,組件是由大量薄層構成的,每個薄層的厚度為 30 至 60 μm,這使我們能夠構建復雜的幾何形狀。功能元件通過彎管直接彼此連接。這就避免了需要具有大量橫向孔的復雜管道系統,從而節省了生產時間?!崩朅M研究與技術首席工程師 Alexander Altmann 解釋說。

      之所以選擇鈦合金作為打印材料,是因為它質量輕、力學性能穩定并且具有良好的耐腐蝕性。適合用于航空零件制造的所有條件。與傳統制造的零件相比,金屬 3D 打印的主飛行控制液壓零件重量減輕了 35%,并且省去了 10 個零件。Alexander Altmann 補充說:“這可能也是 AM 的標語 — 使用更少更輕的零件制造質量相同或更優的產品,恰巧這對我們利勃海爾來說是重要的一步?!?/span>

      此外,金屬 3D 打印的主飛行控制液壓還滿足了飛行的所有認證要求。3D 打印的閥塊已成功通過空客 A380 的飛行測試。

      傳統方法制造的閥體(左)和經過優化的金屬 3D 打印閥體(右)。(來源:Liebherr)

      生產規模投資
      在完成這個特定項目之后,證明使用 EOS 技術的增材制造對于制造關鍵的主要飛行組件是可行的,利勃海爾對 3D 打印進行了全面投資。例如,現在需要花費一天的時間來制造液壓閥塊,但他們發現,如果使用 EOS M 400-4,則可以將制造時間減少 75% 以上。

      EOS M 400-4 專為工業應用而設計,可提供 400x400x400 毫米的構建體積,并結合了四個激光器,可將生產率提高四倍。它滿足了現代生產環境在效率、可伸縮性、可用性和過程監控方面最苛刻的要求,打破了制造的界限。模塊化平臺設計可輕松集成到現有生產環境中,并與未來創新靈活整合。姊妹系統 EOS M 400 僅使用單個 1000W 激光器運行,而 EOS M 400-4 則是 EOS M 290 生產能力的四倍,兩者均確保了可靠的直接金屬激光器燒結質量。所有 EOS M 290 流程都可以轉移到 EOS M 400-4,同時保留相同的零件性能。

      利勃海爾繼續與 EOS 合作,參與了 EOS 質量管理模塊的前期測試,該模塊為EOSTATE Exposure OT,是 EOS 監控套件的新模塊——光學斷層掃描,可實現無縫和實時的組件檢測,該模塊現已發布?!?Alexander Altmann 評價說:“這項技術將在未來加速工業增材制造過程中對材料、產品缺陷的識別,并減少對后續質量驗證過程(如計算機斷層掃描)的依賴。


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