3D打印简化航空供应链

来源:荣格

发布时间:2019年4月17日上午 11:04:07

为创新 者和新技术的最早使用者,航空业在 20 世作纪 80 年代引 入原型制造时就开始应用增材制造(AM)。在 2003 年,波音获得批准在 F-15 战斗机 中使用增材制造的钛合金部件来取代原有部件。
为创新 者和新技术的最早使用者,航空业在 20 世作纪 80 年代引 入原型制造时就开始应用增材制造(AM)。在 2003 年,波音获得批准在 F-15 战斗机 中使用增材制造的钛合金部件来取代原有部件。
GE Aviation 后来也 获得美国联邦航空管理局(FAA)的批准,生产用于 LEAP 发动机 的增材制造燃油喷嘴。这个喷 嘴展示了增材制造零部件可以带来的诸多好处:喷嘴的零件从 20 个减少到 1 个,整体重量减少了 25%,耐用性增加了 5 倍。
波音公司现在为 787 梦想飞机制造 3D 打印的钛合金零件,这将是第一个 3D 打印的结构件,可以承 受飞行中机身的压力。通过这种方法,波音可 以为每架喷气式飞机节省高达 300 万美元。
增材制 造技术的非凡能力为制造业推开了新世界的大门,它能提供成本节约、劳力节省、重量减 轻和零部件简化等诸多优点,这些变 化可能对供应链产生重大影响。以往需 要压铸和机加工的多个零件和子组件,现在可 以作为单个零件进行 3D 打印。更少的 零件和子组件意味着更少的工具和劳动力,减少了 制造链中的流程,并加快了上市时间。
今天的 生产场景包含如下步骤:设计生产零部件,设计设 备和模具以生产原型,测试原型,修改原型和工具,再重复上述过程。增材制 造则能越过设计设备和模具这一步骤,节约大量时间和费用,直接得到原型。原型的修改可以在 CAD 文件中进行,这让公 司能快速进行多次设计上的更新迭代。根据德勤的一项研究,当航空 航天和防务公司从传统制造转向增材制造时,原型生 产的时间能节省从 43%到 75%不等。这对于 订单积压已成为常态的航空业来说非常重要。
增材制 造还可以大大降低库存水平。为了避 免任何飞机停飞的可能性,航空公 司需要备有可能从未使用或过时的备件,而增材 制造则免去了这一要求,因为公 司可以按需进行 3D 打印。零部件 可以在使用地点附近生产,而不必 远距离存储和运输。
Roland Berger 管理咨询公司表示,凭借这些优势,预计到 2023 年,3D 打印市场将超过 40 亿美元。我们在 对此欢呼雀跃的同时,也要注意,尽管有着种种优势,但增材 制造也面临着一系列挑战。
增材制 造给航空零件生产带来的益处
◆零件成本下降 50%; ◆切头损失减少 10%;◆上市所花时间减少 64%; ◆零件重量下降 64%;
◆ Buy-to-Fly 比率为 1:1。
从设计的角度来看,增材制 造有其独特之处。设计灵 活性通常是指其几何形状,因此需 要考虑许多其他变量和约束。例如,工艺参数的微小变化(如材料 储存温度和湿度)会影响 沉积材料的微观结构,并改变最终产品。目前,没有正 式的标准来有效确保增材制造进行大规模的部件生产的可行性。在制造商投资 3D 打印飞机零件,他们必 须能够证明该工艺的可重复性和可预测性,以始终 如一地制造符合规格的可靠零件。如果没 有强大的仿真功能来捕获材料和过程的物理特性及变化,就无法实现这一点。新材料 通常需要新的制造方法。对于增材制造,现有的CAD 程序有所限制,特别是 在与仿真信息集成时。该过程通常是手动的,需要多次迭代。这些问 题说明增材制造开发工具的重要性,需要将 仿真集成在工具中,这是实 现全程数字战略的重要组成部分。在单一 的协作平台上通过一个数据集来贯穿设计、开发和 制造的各个阶段,显然可 以支持这样的策略。
此外,以增材 制造为核心的未来制造战略,将通过 即时库存管理来减少库存,改善原料管理,并提高效率。这也体 现了全程基础结构——单一的 协作平台的重要性,它帮助 企业实现整体制造业务的数字可视化,也包括其供应商在内。增材制 造为飞机制造商提供了简化供应链的机会,能生产 高度定制化的飞机零件,以及使用更高效、轻质的材料。为了充 分发挥增材制造的优势,必须从 根本上改变设计和制造流程,以实现 更快的生产流程,从而确 保大规模的高一致性的质量,并最终 帮助航空业实现面向未来的创新。

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