Figure 4如何运用在历史遗留航空设备的维保

来源：3DSYSTEMS

随着大量遗留飞机、系统和设备的不断老化，美国空军(USAF)的维护保养任务变得越来越具有挑战性。解决这一难题需要快速、可靠和持久的维护解决方案。业界从业人员和研究人员正将目光从传统的持续解决方案转向新兴技术领域。

使用3D Systems的增材制造技术快速更换零件，按需生产，进行库存控制是一个非常好的解决方案，目前正在认真评估中。America Makes是一家致力于增材制造和3D打印技术研究、发现、创造和创新方面的机构，正在领导一项倡议，酌情确定和审查适当的过渡初期维护保养方案。在“先进制造在低成本维护的发展”项目（MAMLS）中，America Makes正处于项目的第3阶段，这个项目旨在提高工厂和航空物流效率，确保空军的准备状态。

使用Figure 4打印机进行零件更快更换

美国戴顿大学研究所（简称UDRI）作为全球公认的技术研究、开发和过渡方面的领先者之一，正在开展MAMLS项目，其主题是：低临界部件的新兴工艺技术。具体而言，UDRI正在探索“通过非接触式光影成型技术快速更换零件”，这是一种由3D Systems的Figure 4技术支持的增材制造工艺。为了本研究的目的，低临界部件包括电连接器，旋钮，弹性格栅和间隔器，这些零部件都是服务于飞机的。

随着大量遗留飞机、系统和设备的不断老化，美国空军的维护保养任务变得越来越具有挑战性

UDRI和3D Systems一起参与了MAMLS项目的第1和第2阶段，在不同的核心议题下，相似点都是需要专注于维持备件。虽然每个项目都是独立于其他项目的，但之前的阶段为第三阶段的启动奠定了基础，并使得UDRI和3D Systems对ALCs的工作原理以及其需求有了实际的理解。第1阶段和第2阶段还有助确定不同零件的增材制造案例，阐明了如何使用增材制造以及在哪些方面使用增材制造有意义。

对于遗留飞机，增材制造将用于那些由于制造过时、创建成本高、数量要求低、原始工具不可用、文档质量差或其他与可用性相关的挑战而无法生产的部件。

像Figure 4这样的新兴技术所提供的零件更换速度给像美国空军这样的机构提供了一个机会，可以推动战略维持计划。在这一研究项目的未来两年中，UDRI及其合作者将致力于开发Figure 4适合于在飞机维护方面更大的应用延伸。

速度的需求
3D Systems的Figure 4是可扩展的模块化3D打印平台，采用非接触式投影成型技术。Figure 4还达到六西格玛可重复性（Cpk>2），使其成为易于制造的3D打印技术。

Figure 4打印的部件具有良好的分辨率，极高的可重复性和极快的速度

除几何精度外，打印速度和材料适用性也是关键。在一天内执行一次持久的定制维修工作的诉求对提高飞机准备情况和完成同日任务使用非常有吸引力。

在该能力可以被确认之前，UDRI正在有条不紊地识别和解决潜在的问题，以便为美国空军、其他国防部（DoD）机构以及更多的机构通过Figure 4技术铺平道路。

各领域专家汇集
UDRI在先进材料、工程、航空航天技术和结构物理学等领域有着优秀的表现，并且正在与外部专家合作，使这个项目尽可能的全面和有效。UDRI正与3D Systems一起，致力于材料的开发、特性和后处理，以使材料性能与航空合格材料的要求保持一致并记录在案。这些规范涵盖了从机械和环境特性到安全标准(如阻燃)的各个方面。3D Systems要做的是通过匹配现有的光聚合物或开发新的光聚合物，为该项目中正在开发的应用提供材料，从而配合UDRI。

洛克希德•马丁空间系统公司和诺斯罗普•格鲁曼公司也是关键的合作者，他们将对UDRI的测试部件进行严格的检查，验证结果。UDRI正在通过所有的军事规格，ALC和OEM合作伙伴认证，来测试部件的行业标准。根据UDRI增材制造技术研发小组的领导蒂莫西•奥生恩博士(Timothy Osborn)所说，这个合作组合代表了正确的测试矩阵，助力研究比其他程序更快推进到实际应用中。

一种科学的非接触式投影成型技术
该程序的第一项任务是确定测试所需的具体部件，并概述这些部件所需的材料规格。通过扫描仪和逆向工程软件，UDRI将使用3D扫描到CAD的数字化工作流，准备用于打印的文件。

UDRI正在使用从3D扫描到CAD数字化工作流对零件进行测试

一旦打印完成，材料测试将开始。奥生恩博士预测该研究将在6个月记录中生成良好的数据，最终在项目完成后提交给空军最终报告和建议。目前，对于这些应用，非接触式投影成型技术有许多未知的地方，但是这种技术的速度和几何公差有很大的前景。通过这一计划，UDRI及其合作者计划解锁更多应用，使快速零件替换成为现实。