看英國地平線增材製造計劃如何推進利用3D列印來生產下一代飛機零件？

原標題：看英國地平線增材製造計劃如何推進利用3D列印來生產下一代飛機零件？

從模型飛機到無人機到噴氣機和火箭，你可能會驚奇地發現今天有多少正在飛行的飛機上含有3D列印的零件。而這種趨勢只會繼續下去，英國ATI地平線增材製造計劃正在努力開發航空航天領域的先進位造方法。

英國地平線增材製造計劃目前專註於生產飛機用金屬輕質部件的新型增材製造技術。他們將創造更實惠的生產方法，減少浪費，按需生產近凈形狀的零件。

英國地平線增材製造項目希望通過建立3D列印飛行零部件的可行方法，利用3D列印技術所實現的高度幾何複雜性和多種材料的能力，為下一代飛機製造先進的零部件，從而使英國處在航空航天設計和製造的前沿。

英國地平線增材製造計劃是由一群有興趣為航空航天零部件創造新型增材製造技術的合作夥伴組成的聯盟來實施的。聯盟於2014年成立，由GKN 航空公司領導，其他成員包括雷尼紹、歐特克、謝菲爾德大學、華威大學、達爾康 (Delcam)等。

目前該聯盟的項目包括11個工作包，其中包括：增材製造材料、設計要求、增材製造設計、優化、塑料增材製造、增材製造流程的理解、增材製造的後期處理、增材製造零件的無損探傷檢測等。

英國地平線增材製造計劃的重點是通過GKN的技術準備評估（TRA）流程推進三項關鍵的增材製造技術，以便將其發展為可行的生產流程。迄今為止，根據聯盟設計的各項評估指標，塑料增材製造已經達到TRL3階段，而LPB-激光粉末床熔化技術則達到了TRL4階段。

其他的ATI地平線增材製造項目還和GKN測試站點合作，為在WIST和ALFET開發的下一代防冰系統的飛行試驗生產飛行測試硬體。 達到TRL4階段的技術重點是從過程轉向產品開發，這個階段也包括一些塑料的3D列印應用開發。

目前ATI地平線增材製造項目人員由8名工程師增加到了20名，擁有10台3D印表機。他們在材料分析實驗室使用多種材料，專註於不需要後處理的生產，並且與增材製造客戶加強合作。

GKN通過支持地平線增材製造計劃也獲得了自身技術的發展。現在，GKN的優勢表現在可以通過與現有客戶合作來生產需要快速交付的試飛硬體。通過這種合作，GKN還可以將增材製造擴展應用到客戶業務的其他領域。

當前，地平線增材製造項目完成了兩個案例研究工作。第一個研究工作圍繞著下一代冰探測系統進行研究，因為該聯盟也與其他主要實體合作，包括GKN其他部門。他們通過激光粉末床熔化技術來進行新型飛機光學冰探測器（OID）和下一代防冰加熱墊零件的開發工作。

這個項目中各種技術的成熟水平如下：

- 激光粉末床增材製造：接近TRL 5

- 光學冰探測器：接近TRL 6

- 防冰加熱墊（ALFET）: 接近TRL 6

研究人員開發的增材製造零部件需要與飛機的儀器罐，OID感測器和外部視頻攝像頭連接，以探測冰是否已經累積。在製造過程中，需要盡量減少零件外表面的表面粗糙度，並實現3D列印零件和其他金屬零件之間結合所需要的嚴謹的尺寸公差，這一點很重要。

第二個案例跟增材製造設計理念（DfAM）有關，研究人員探索了機翼鉸鏈支架上的模擬驅動設計方法。通過模擬驅動設計，研究人員設計出重量減輕50％的複雜零件。不僅如此，這些零件可以通過3D列印來生產。而且還為機翼設計提供了更高的性能，更高的效率。

總體來說鉸鏈支架的設計帶來了一系列的改變，包括買飛比從3.5降低到了2甚至是1.5，重量降低了53%，減少零件數量，縮短設計時間。

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