空客首次安装3D打印钛金属零件在批量化生产的A350 XWB系列飞机上

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。

空客的子公司Premium Aerote已经完成了对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。近日，空客宣布首次安装3D打印钛金属零件在批量化生产的A350 XWB系列飞机上。

根据空客，3D打印零件已经在其一些系列生产的空客飞机包括A320neo和A350 XWB测试飞机上使用，而此次的安装标志着3D打印零件首次进入批量化生产的飞机上。

这款3D打印的零部件是由钛制成的支架，可以装配到飞机吊架中，该平面的部分有效地连接机翼和发动机。虽然这款3D打印的零件尺寸不大，但它在吊架结构中起着重要的作用。

空中客车公司的A350 XWB飞机是为了容纳280到266名乘客而建造的，并被卡塔尔航空公司、新加坡航空公司和芬兰航空等商业航空公司使用。除了现在整合3D打印元素之外，这架飞机也被称为是第一架使其机身和机翼结构主要由碳纤维增强塑料制成的空中客车飞机。

对于空客来说，将3D打印零件推向批量化生产应用仅仅是个开始。空客还在精密的液压零件领域进行着努力。核心零件方面，空客的努力包括始于2007年的3D打印扰流板液压歧管项目，当时德国开姆尼茨工业大学和利勃海尔集团在德国政府基金的支持下展开航空液压元件增材制造项目，2010年空客加入这个项目组。最终的制造方案是通过选择性激光熔化（SLM）3D打印技术制造扰流板液压件，并将3D打印部分与其它液压零件装配在一起，3D打印的材料是Ti64钛合金。为了将零件的应用推进到批量化生产领域，项目组正在重新思考如何将扰流板液压件设计成一个完全集成式的增材制造零件，从而进一步简化复杂的液压件制造和装配过程。

结构件方面，空客与欧特克的The Living设计工作室合作，为空客A320飞机开发了一个大尺寸的“仿生”机舱隔离结构。该结构名称为Scalmalloy，是通过新型超强、轻质合金材料使用直接金属激光烧结成型技术3D打印而成的。目前，空客发现现实的困难是3D打印件之间的连接，热等静压后，空客需要重新测量每片组件，并找到连接的面，然后通过数控铣床的加工来实现组件之间的紧密接合。目前空客依靠手工作业来完成工序之间的衔接，空客计划将粉末床制造用于Scalmalloy组块的生产在两年内推广开来，然而这其中有不少的挑战，如何通过完整的自动化系统将这些工序衔接起来就是挑战之一。空客解决这些零件进入批量化生产的障碍后，将为基于粉末床的激光熔化计划进一步打开市场应用前景。

空客在去年宣布计划在未来飞机上应用一半的3D打印零件。当然，这还有很长的路要走（甚至几十年），不过空客将第一个增材制造的零件应用到批量化生产领域，这是空客向其目标迈进的一小步。

目前，还有更多的3D打印项目在筹备和测试中，在空客测试飞机上运行的其他3D打印件包括金属舱支架和排气管等。无疑，空客在3D打印用于生产批量化零件方面迈出了坚实的一步。而空客在3D打印领域不仅有现实领域的想法又有关于未来飞机的大想法。在空客的设想中，未来飞机是仿生的、舒适的、更加环保的。在这方面，3D打印与飞机制造的结合有四大切入点：

仿生结构：仿生结构带来材料使用率和力学性能的良好结合，这就是为什么增材制造会走进工厂，是增材制造的价值所在。3D打印技术与传统制造方法相比可使各部件的重量轻65%。空客的概念飞机极为复杂，需要各种全新的制造方法：从弧形机身到仿生结构，再到能让乘客一览蓝天白云的透明蒙皮。

轻量化：轻量化与仿生结构可以说是密切相关的。采用金属激光熔融技术可制造出极为精细的结构，甚至是骨状的，也就是多孔的结构。在未来的飞机设计中，部件将能够有针对性地吸收力线，同时又符合轻量化要求，更耐久、节约资源、这将改善当前航空航天业的成本结构。

部分替代锻造：金属3D打印技术特点突出，无需模具的自由近净成形，且全数字化、高柔性，打印的零件材质全致密、没有宏观偏析和缩松，具有较高的性能等都带来代替航空领域锻造技术的可能。

4D打印：4D打印在航空航天领域，甚至可以用来调整机翼结构以适应不同的飞行情况。

此外，空客的竞争对手波音也在3D打印领域频频发力。2017年4月10日，3D打印设备厂商Norsk Titanium 公司获得波音3D打印钛合金结构件的生产订单。3D打印的钛合金结构件将被安装在波音787 Dreamliner飞机中，它们将承受飞行中机身的压力。波音通过快速等离子沉积™技术3D打印钛合金结构件，将最终为每架Dreamliner飞机节省200万美元-300万美元的成本。

来源：3D科学谷