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利用F450和F370的“組合技”瓦解原型制造難題

2022-11-23

總部位于英國(guó)的MarshallAerospaceandDefenceGroup是全球最大的私營(yíng)航空航天與國(guó)防公司之一，為海、陸、空打造創(chuàng)新的解決方案。Marshall專門從飛機(jī)的改裝與改造，以及國(guó)防車輛設(shè)計(jì)和庇護(hù)所建造。

對(duì)快速、復(fù)雜原型制作能力的需求

為提高響應(yīng)性、減少生產(chǎn)時(shí)間和成本，同時(shí)保持創(chuàng)新性，Marshall決定采用先進(jìn)的增材制造技術(shù)，以尋求可行的解決方案。該集團(tuán)目前使用基于Stratasys?FDM?技術(shù)的Fortus450mc?和F370?3D打印機(jī)制作原型、先進(jìn)模具和最終零件。

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此外，MarshallAerospaceandDefenceGroup的LandSystems部門借助3D打印機(jī)在一天之內(nèi)為客戶提供概念驗(yàn)證結(jié)果，過程流暢且具有成本效益。

“LandSystems需要在不使用復(fù)雜機(jī)器的情況下創(chuàng)建出極復(fù)雜零件的原型。在內(nèi)部安裝F370，就相當(dāng)于擁有了一個(gè)易于使用的系統(tǒng)，可以在整個(gè)原型制作流程中提供可靠的結(jié)果。在以前，我們需要將原型制作工作外包，這會(huì)給生產(chǎn)效率造成一定阻礙。”

——StuartDean

MarshallLandSystems的設(shè)計(jì)經(jīng)理

見識(shí)3D打印的效率

生產(chǎn)上的任何停滯通常都會(huì)帶來成本不菲的挑戰(zhàn)。但是，通過在內(nèi)部進(jìn)行增材制造，MarshallAerospace能夠最大限度地減少模具更換、提高對(duì)工程師設(shè)計(jì)需求的響應(yīng)速度，并打造更多創(chuàng)新型的模具解決方案。

使用StratasysNylon123D打印的成型模具

在該集團(tuán)另一部門，增材制造還被用于小批量生產(chǎn)。如果使用傳統(tǒng)方法，模具通常用鋁材來制造，這不僅成本高昂、耗費(fèi)時(shí)間，而且留給設(shè)計(jì)靈活性的空間非常有限。現(xiàn)在，該團(tuán)隊(duì)使用3D打印機(jī)生產(chǎn)模具，效率得到顯著提升。

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“我們目前定期生產(chǎn)小批量的定制化模具，在工程師提出需求的24小時(shí)內(nèi)便可交付，而且成本只占鋁制模具的一小部分，使用高性能的工程級(jí)熱塑材料，我們可以為特定作業(yè)生產(chǎn)定制化的模具，并且模具的質(zhì)量可重復(fù)、可預(yù)測(cè)。”

——ChrisBotting

MarshallAerospaceandDefenceGroup材料、工藝與增材制造工程師

Marshall使用Stratasys增材制造生產(chǎn)的其他模具包括鉆頭夾具、掩蔽模板、粘合固定裝置和復(fù)合模具。

“我們制作的所有模具都有不同且通常很獨(dú)特的要求。我們平時(shí)傾向于使用ASA或Nylon12。但是，3D打印機(jī)讓我們可以根據(jù)應(yīng)用需求，在廣泛的材料中靈活選擇。”

——ChrisBotting

MarshallAerospaceandDefenceGroup材料、工藝與增材制造工程師

3D打印可供飛行使用的零件

在接到制作管道適配器原型的任務(wù)時(shí)，該團(tuán)隊(duì)選擇了3D打印技術(shù)。管道適配器是當(dāng)飛機(jī)停在地面時(shí)，為飛機(jī)提供新鮮空氣以冷卻其航空電子設(shè)備的必要元件。

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“在開始昂貴的鋁加工之前，我們使用Fortus450mc和ASA材料3D打印了一個(gè)原型。這使得我們能夠?yàn)樵搹?fù)雜組件制作精確的功能性原型，然后用其進(jìn)行演示。與使用鋁材加工零件相比，3D打印的管道節(jié)省了大量成本，并且總體重量也減輕了63%。”

——ChrisBotting

MarshallAerospaceandDefenceGroup材料、工藝與增材制造工程師

經(jīng)過飛行認(rèn)證的3D打印空調(diào)管道成品，采用StratasysULTEM?9085樹脂在Fortus450mc中3D打印而成。

給團(tuán)隊(duì)留下深刻印象的不僅僅是其功能性。總體而言，與使用鋁材相比，使用Nylon12制作這個(gè)零件只消耗了全部材料和加工成本的一小部分。該團(tuán)隊(duì)并不僅僅只為在地面設(shè)備的生產(chǎn)上使用3D打印。如今，由于航空航天團(tuán)隊(duì)具備了通過3D打印制作出精確、可重復(fù)且可靠零件的能力，已有多件3D打印的管道應(yīng)用在了不同的飛機(jī)上。

“我們?cè)跒樽顝?fù)雜的工程項(xiàng)目制造零件時(shí)，需要能高效率地制作出復(fù)雜、輕量的功能性管道，而3D打印完全符合這一需求。同時(shí)，我們還需要確保生產(chǎn)出來的管道能夠通過EASA的飛行審批，因此，我們使用ULTEM?9085樹脂熱塑材料，這種3D打印材料堅(jiān)韌但輕量，且具有高耐熱性和耐化學(xué)性。這對(duì)于通過認(rèn)證的挑戰(zhàn)來說至關(guān)重要，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在可以3D打印出火焰、煙霧和毒性達(dá)到飛行標(biāo)準(zhǔn)的零件。”

——ChrisBotting

MarshallAerospaceandDefenceGroup材料、工藝與增材制造工程師

“ULTEM?9085樹脂是航空航天級(jí)的材料，具有記錄的可追溯性，使我們能夠驗(yàn)證這些零件是否能夠用于飛行。”

——ChrisBotting

MarshallAerospaceandDefenceGroup材料、工藝與增材制造工程師

該集團(tuán)各部門均著眼于在其承接的所有項(xiàng)目中增加增材制造在最終零件上的使用。

“FDM技術(shù)改變了我們的工作方式，而航空航天級(jí)的3D打印機(jī)和材料則讓我們能夠滿足所有生產(chǎn)要求。如今，我們已成功確定了可以在飛機(jī)的哪些方面使用3D打印零件進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提高利潤(rùn)。今后，3D打印無疑將繼續(xù)對(duì)我們的飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造發(fā)揮重要影響。”

——ChrisBotting

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