Stratasys使用仿真软件创建轻量化航空航天组件

导读：部件轻量化是推出新型可持续飞机和航天器的关键。3D打印塑料部件在这一领域中具有许多好处，可以减少能源消耗并增加新飞机的航程。早在2022年11月，Stratasys宣布应用Hexagon（海克斯康）制造智能部门的仿真技术，以捕捉其超轻Antero增强聚醚酮酮（PEKK）材料及其增材制造工艺的行为。

△Hexagon和Stratasys通过仿真技术软件Digimat，可加快复合材料和结构的开发过程

2023年8月22日，南极熊获悉，Oli Johnson与Stratasys航空航天全球总监Foster Ferguson，讨论了该公司使用Hexagon仿真软件来实现航空航天部件轻量化的情况。

据Stratasys称，由于航空航天行业对部件的安全性要求以及监管规定，增材制造在结构部件中的应用仍然相对缓慢。Stratasys与Hexagon合作使用仿真软件，通过为工程团队提供仿真工具来验证材料是否能够满足所需的零件性能，它们正在填补这个“缺失的环节”，使设计人员能够取得突破。

△采用Stratasys的Antero 800NA热塑性塑料打印的零件

Stratasys航空航天全球总监Foster Ferguson解释说：“当涉及尺寸精度和打印是否符合标准要求时，满足这些规范非常重要。无论是寿命测试、紫外线测试、热量测试还是疲劳测试等等，对材料进行表征并将数据提供给工程师是至关重要的。这就是为什么Hexagon Digimat软件在整个过程中如此关键。我们希望通过打印后端的技术验证来提供信心，证明这个独特的航天器的设计已经满足了公差要求。”

△猎户座飞船对接舱门是使用Stratasys Antero 800NA 3D打印的

满足航空航天行业的特定要求和法规

目前，Stratasys的Antero 840CN03和Antero 800NA的多尺度模型，已经添加到Hexagon的Digimat材料交换生态系统中，并附带来自Stratasys航空级3D打印机的相关打印参数。这些模型使工程师能够创建数字孪生，准确预测使用所选材料和经过认证的航空级Stratasys打印机打印的零件的性能。

据Hexagon称，在制造任何物理原型之前，可以使用真实世界的用例和认证测试对这些零件进行数字模拟。这些材料已经在航空航天工程中得到应用，例如洛克希德·马丁公司使用Antero 840CN03制造NASA的猎户座飞船对接舱盖。

谈到轻量化部件的重要性，例如使用仿真软件设计的部件，Ferguson表示：“轻量化非常重要，对于一直在寻找减轻重量方法的工程师来说，每一磅在航天领域都非常重要，这对于燃料成本来说意义重大。该材料具有耐疲劳、坚固和静电耗散特性的优点。”

△3D打印饼形部件，是美国宇航局猎户座飞船舱口盖组件的一部分

设计出更轻的零件且性能可与金属相媲美

Ferguson强调了使用仿真软件的好处：“满足特定要求和法规无疑是其中之一。商业旅行和太空旅行有不同的规定。对于太空旅行，人们更关心整体安全问题，并确保当这个东西出去时它能够满足客户要求的原始设计规范和要求。过去，我们对机器进行了广泛的测试，打印样品，测试细丝并创建可以发布的数据集。我们在公共论坛中使用它，为了让工程师能够根据这个基础数据创建自己的等效数据，以进一步优化产品。”

Hexagon表示，其Digimat软件使制造商能够设计出更轻的零件，其性能可与金属相媲美，并避免代价高昂的“过度设计”。该公司十多年前首次开始与Stratasys合作，当时已对ULTEM 9085、ULTEM 9085 CG、ULTEM 1010和Nylon12CF等高性能热塑性塑料进行了表征，并将其添加到Digimat软件中。Ferguson和Stratasys表示，PEKK等3D打印材料能够取代通常由铝和钢生产的应用，这表明它在航空航天工业中的应用越来越广泛。