美国空军利用3D打印解决航空维修中的部件短缺问题.pdf

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1、军机维修MILITARYMRO美国空军利用3D打印解决航空维修中的部件短缺问题TheUtilizationof3-DPrinterinUSAirforce’sAircraftPartMaintenance122■朱丽娅刘劲华陈宇/1军械工程学院2石家庄机械化步兵学院　　3D打印技术在武器装备领域的技术应用方兴未艾，在军用航空领域的应用更是历史悠久。目前，美国空军正在加速推广3D打印技术，解决军用飞机维修中的航空部件短缺问题。3D打印技术是目前全球范围内最前术的基础是当时电子束焊发展已经成用传统加工工艺成本高昂，3D打印能够沿的

2、制造技术之一。美国上世纪90年代中熟，工业级电子束可达几十千瓦，能够在很好地解决这些问题。但是，3D打印技术期就进行了3D打印技术的工业尝试，但惰性气体隔绝保护下或真空状态下，熔快速成型航空部件时，利用的是微观粉是因为一些加工工艺等原因，未能得到融焊接厚度超过40～100mm的铝合金、末冶金的原理，粉末熔融—凝固过程过大规模应用。但美军一直将3D打印技术钛合金、镍基高温合金等金属板。电子束快，成型体中容易夹杂空穴和未完全熔作为先进制造技术进行研发应用，美国熔化成型由于电子束聚焦点直径较大，融的粉末，胚体缺陷还有可能包括激光国防

3、部高级研究计划署（DRAPA）牵头组加工过程中热效应较强，它能获得比精扫描线方向形成的熔融—凝固不均匀金织了美军多个空军基地，会同美国30多家密铸造更精确的零件胚形，可以减少约相微观线状晶格排列，这些都会严重影企业和科研机构进行了长期研究，目前70％～80％的机械加工工时及成本，但是响成型件的强度。已经在多种型号的军用飞机上使用了3D形成零件的精度仍然有限。另外，直接成型的金属零件在生产打印部件，甚至在F-22和F-35等第五代在此基础之上，美国开始将3D打印过程中因为反复经受局部接近熔点温度战斗机上都有所应用。技术应用到金属

4、制造和加工业上，基本受热，内部热应力状态复杂，在成型某些原理是利用计算机将零件数字化模型进大型细长体或薄壁体金属构件时，应力3D打印技术的发展历程行空间网格化，通过像素化分解成为一处理和控制还不能满足要求，目前为止3D打印技术的雏形是电子束熔化成个个空间点阵，然后利用金属微量熔融仍在影响3D打印在航空业的应用。因此，型（Electronbeammelting，EBM）技术，具或烧结的沉积技术，将零件一层层堆积传统的3D打印零件强度只能达到同牌号体而言是利用高能电子束在真空或者接成型。3D打印原理类似于目前普遍使用金属铸造的水平

5、，略小于锻造机加件，还近真空的环境中，直接熔融焊接材料体。的激光打印机，只是普通的激光打印机难以作为飞机主要结构的受力构件。美电子束具有快速融化、可数字控制扫描、是用墨粉打印是平面图形，而3D打印则国空军从1992年开始就希望能够利用3D可快速移动的特点，因此利用电子束快是通过累计一层一层的金属材料形成空打印技术直接生产飞机用的大型框架、速扫描形成成型的熔融区，用金属丝按间三维构型实体，精确度也比电子束成桁梁、整体壁板等，但是因为其应力复电子束扫描步骤放置在熔融区上，电子型高了一个量级。杂，大型构件成型过程中或成型后会产束熔融

6、金属丝形成熔融金属沉积。上世生严重变形，无法作为战斗机的大型受纪90年代，美国麻省理工大学和普惠公司3D打印技术在航空业的应用力构件使用，因此美军航空工业界对3D联合研发了这一技术，并利用其加工出航空工业应用的3D打印主要集中打印一直持有保守态度。大型涡轮盘件。在钛合金、铝锂合金、超高强度钢、高温电子束在美国工业界也被称为“近合金等材料方面，这些材料的特性是强3D打印满足前沿装备保障需求净成型加工”技术，这种快速数字成型技度高、化学性质稳定、不易成型加工，使尽管目前的3D打印技术还只露出航空维修与工程2016/1022AVIA

7、TIONMAINTENANCE&ENGINEERINGwww.aviationnow.com.cn第一缕曙光，也无法达到制造大型受力化性、质量保证和材料完整性，例如B-52第552维修中队（MXS）作为隶属于第552构件乃至整机的技术成熟度，但是美军轰炸机部件应用实验就是其中重要一项。空中预警联队的飞行装配专业保障分在其他领域的研发应用却取得了不错的1962年之后，波音公司就停产了B-52轰队，正在通过3D打印技术，制造E-3“望成果。美国空军认为，3D打印技术在军事炸机，随后又停止了飞机全寿命周期的部楼”预警机的非关键部件，

8、如座椅扶手的领域的应用已经多年，目前的应用重点件供应，此后由俄克拉荷马州廷克空军基端盖，尽管对于预警机的任务飞行能力应当是发掘技术推广的潜力，进一步提地的大修车间根据合同采取逆向工程的影响不大，但这也是美国空军利用3D打升美军的作战效能。由于3D打印具有快方式为B-52轰炸机