极光尔沃：3D打印应用民航飞机的案列和长远规划

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中国商飞3D打印应用案例

• 排叶孔（音），外面有复杂的曲面结构，里面也有相对复杂的结构，原来分别制造组装起来，现在用增材制造可以给它一体成型，带来材料利用率和加工时间方面的好处。
  

• 舱门的机构件，现在这个结构件一共有28个零件，现在已经在103架C919飞机上装上去了，现在就在西安阎良试飞这架飞机，这是国产飞机上面首批应用增材制造的零部件。
  

• 风扇进气口，当时据说有这样一个故事，当时发现有问题之后，离我们的首飞已经很近了，怎么办？如果用传统的方式制造需要很长的时间才能得到产品，最后我们选择用3D打印，给它打印出来之后，用很短的时间就装到了飞机上面，保证了我们首飞任务的完成。
  

• 短舱铰链支架，这个铰链支架是干什么用？短舱在下面能够打开，铰链支架在下面固定用，一个仓有8个支架，  做了脱铺优化设计，1.13千克减少到0.87千克，减少23%的重量。这是铰链壁，这个图想说明我们增材制造用拓扑优化的方法可以带来很好的减重的效果。另外一个优化的方法点阵结构，点阵结构既能提高它的强度刚度，同时保证它的重量不会增加太多，这是我们其中一个案例，舱门手柄，手柄是我们打开舱门用的一个机构，它是用铝合金来做的，用点阵结构可以减轻15%的重量。
  

3D打印应用民航飞机的长远规划


这些应用案例对于长远的规划来说，这只是刚刚开始起步，我们也做了针对于长远发展应用的路线图。刚才大量的案例都是1到2年可以实现，叫做内室结构以及功能性的一些结构，这些结构更侧重于它的功能需求，对于结构的应力，对于可靠性要求并不是非常高。


我们打算用3—5年的时间，能够实现对于可靠性和结构承载能力要求高的，像非主承力结构；主承力结构计划用5—8年实现，更多用较长的时间实现整机和大布段增材制造和拓扑优化，以及其他一些创新方法。主要承力件和整机结构，我们现在已经做3D打印的研究，已经对产品做了原型，验证拓扑优化的吊挂结构，它承载飞机发动机的推力和发动机自身的重量和振动这方面的工况，要求非常高。


我们现在已经能做出3D打印的原型验证件，拓扑优化能减轻10%以上，还有整机的拓扑优化，虽然现在整机不可能做3D打印，但是我们通过缩比验证的方式已经验证了，这架飞机我们设计80米，缩比40倍以后，一盏两米全机3D打印无人机已经做出来了，而且中间用到了大量结构的拓扑优化和点阵一体化设计，这架缩比验证机不仅做出来了，还实现空中飞行验证，真正能飞起来的3D打印无人机。

应用路线图上面典型的案例——舱门内饰件，这是阅读灯的灯罩，这个用3D打印的好处，以后要做公务机，里面个性化的装饰可以用3D打印做，比较方案的时候，可以用3D打印出不同的方案供选择。


这是功能件，有一个滑轨套筒，上面是风扇进气口，它的好处是等待替换的一个作用，好处是能够进行一体化的设计减轻重量，减少装配。还有次承力件，舱门铰链壁，短舱铰链支架，这个要承受一定的力，但是力又不是非常大，我们可以用增材制造来实现，它们原来都是铸造的方法做出来，现在用增材制造能够实现结构的优化，来减重，来提高它的材料的使用率。

今后飞机发动机的吊挂，我们计划以后用增材制造实现，它要实现锻件的材料，相对来说难度高一些，因为锻件从性能的稳定性和抗疲劳这方面来说都比增材制造稍微好一点。